FRCR-LS納米復(fù)合材料的制備、結(jié)構(gòu)、性能及分散行為.pdf

1、為提高自由基固化樹脂(FRCR)的性能，擴(kuò)展其用途，選擇鄰苯二甲酸二烯丙酯(DAP)及乙烯基酯樹脂(VER)為基體，分別加入有機(jī)層狀硅酸鹽(OLS)，進(jìn)行了納米改性的研究。主要工作及結(jié)論如下：
　　 (1)利用兩種無機(jī)層狀硅酸鹽(LS)：鈉蒙脫石(Na-MMT)及鈣累托石(Ca-REC)通過陽離子交換反應(yīng)制備了有機(jī)蒙脫石(OMMT)及有機(jī)累托石(OREC)。測試結(jié)果表明，有機(jī)層狀硅酸鹽(OLS)的IR譜圖顯示有機(jī)基團(tuán)的信息，層間

2、距變大，200℃以前的熱穩(wěn)定性增加。
　　 (2)分別利用四種OLS通過原位聚合的方法，制備DAP基及VER基納米復(fù)合材料，XRD及TEM測試表明，DAP/OMMT納米復(fù)合材料具有有序插層結(jié)構(gòu)，DAP/OREC形成以插層為主、有一定程度剝離的結(jié)構(gòu)，而四種VER/OLS納米復(fù)合材料均具有以剝離為主的結(jié)構(gòu)。長鏈有機(jī)插層劑的結(jié)構(gòu)對(duì)DAP基納米復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)類型無重要影響，但影響微米尺度上插層團(tuán)聚體的大小及分布。
　　 (3)D

3、AP/OLS納米復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度及沖擊強(qiáng)度隨OLS含量的增加均有一最大值，而彎曲模量的變化與無機(jī)土的類型有關(guān)，加入OLS也可提高DAP/OLS納米復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)貯存模量及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。對(duì)VER/OLS納米復(fù)合材料，如果按通常的固化方法，納米復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度隨OLS含量的增加而下降，彎曲模量僅有少量增加并且反應(yīng)體系的凝膠時(shí)間變長、固化后聚合物的不溶分?jǐn)?shù)降低、固化材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度下降。加入中溫引發(fā)劑BPO并改變固化歷程，可提高納米

4、復(fù)合材料的固化度，因而彎曲模量及動(dòng)態(tài)貯存模量進(jìn)一步提高，彎曲強(qiáng)度及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也可增加到分別高于VER基體的彎曲強(qiáng)度及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。沖擊強(qiáng)度隨OLS含量的增加而下降。
　　 (4)DAP/OLS納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性隨OLS含量的增加而降低，而VER基納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能優(yōu)于VER基體。兩種基體的粘土納米復(fù)合材料的熱穩(wěn)定性能均受插層劑結(jié)構(gòu)及無機(jī)土類型的影響。
　　 (5)OLS加入到DAP中使反應(yīng)體系的凝膠時(shí)間延

5、長(MHAB-MMT反應(yīng)體系除外)，DSC曲線呈現(xiàn)兩個(gè)放熱峰，總活化能增加，固化度稍微降低，表明OLS對(duì)反應(yīng)有一定阻礙作用。但加入OLS對(duì)DAP單體的凝膠轉(zhuǎn)化率、固化物中聚合物的不溶分?jǐn)?shù)、預(yù)聚物的分子量及分子量分布、碘值無明顯影響，這表明OLS不改變DAP聚合的機(jī)理。
　　 (6)系統(tǒng)地研究了插層劑結(jié)構(gòu)、聚合物及單體極性、交聯(lián)、聚合熱對(duì)FRCR/LS納米復(fù)合材料微觀結(jié)構(gòu)的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，插層劑的作用是擴(kuò)大層間距以利單體插入，對(duì)納

6、米復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)無重要影響。另外，聚合物及單體極性也不是影響粘土片層在DAP及通用VER樹脂中剝離的重要因素。只有當(dāng)凝膠前反應(yīng)產(chǎn)生的熱量足以驅(qū)動(dòng)MMT片層剝離時(shí)才能制備剝離結(jié)構(gòu)的納米復(fù)合材料。在此基礎(chǔ)上，提出一個(gè)原位聚合制備FRCR/LS納米復(fù)合材料時(shí)，LS在FRCR基體中的分散過程模型，其要點(diǎn)是：1)單體或液態(tài)分子的插層過程可以分為初次插層及后續(xù)插層兩個(gè)過程；2)初次插層后OLS的層間距主要受單體極性控制，后續(xù)插層由化學(xué)反應(yīng)驅(qū)動(dòng)，