纳米碳酸钙作为环氧树脂增韧材料的研究

文中研究了纳米碳酸钙作为增韧填料对环氧树脂力学性能的影响。纳米碳酸钙经表面处理后，填充到环氧树脂体系中，使环氧树脂拉伸强度提高39%、弯曲弹性模量增大52.9%、冲击强度提高68.6%。冲击断面SEM照片分析结果表明，改性纳米碳酸钙在环氧树脂中能够均匀分散，并在纳米碳酸钙和其周围的基体界面相出现大量的银纹，从而提高了复合材料的抗冲击强度。     

聚乙二醇柔性间隔基纳米SiO2增韧环氧树脂性能研究

采用聚乙二醇对纳米二氧化硅粒子表面进行改性,制备了具有柔性间隔基的纳米硅粒子及其与环氧树脂的复合材料,并对其结构进行了红外光谱表征和力学性能测试.结果表明,聚乙二醇能对纳米硅刚性粒子进行有效包覆,从而在纳米硅粒子表面成功地引入了柔性间隔基,改善其与环氧树脂基体的黏结性能.该复合材料的韧性明显得到改善.     

纳米TiO2对环氧树脂表面施胶剂的增韧效果

以超声波法将不同比例的纳米TiO2分散在环氧树脂乳液中,增韧环氧树脂表面施胶剂,提高环氧树脂表面施胶剂的韧性和机械强度。研究了影响纳米TiO2在环氧树脂乳液中均匀分散的因素,并对改性后环氧树脂涂膜进行检测。结果表明改性环氧树脂的条件为:超声时间30 min、环氧树脂温度50℃、超声功率100%、环氧树脂质量分数60%、纳米TiO2添加量3%。此条件下改性环氧树脂乳液粒径为1.69μm,改性环氧树脂的不透明度、储能模量与损耗因子明显提高,玻璃化温度略有降低。将改性环氧树脂用于表面施胶,纸张纵向抗张强度、表面结合强度、耐折度有明显提高,挺度略有下降。     

纳米Al2O3/端基化环氧树脂复合材料的制备及力学性能研究

本文将环氧树脂E-51通过KH-550处理,获得端基化的环氧树脂后,再与未经改性的纳米Al2O3复合,制得纳米复合材料。运用红外光谱,对端基化的环氧树脂结构进行了表征和分析。通过透射电子显微镜(TEM)、能谱分析仪(EDS)分别对所制得的纳米复合材料中粒子的分散状态、粒子与树脂基体的结合情况、粒子表面元素进行了分析,并研究了纳米复合材料力学性能与偶联剂含量的关系。研究结果表明:采用环氧树脂分子端基化改性时,硅烷偶联剂KH-550的加入,改善了纳米Al2O3与环氧树脂之间的界面结合,复合材料的力学性能得到了一定程度的提高。     

微/纳米无机颗粒对聚氨酯-环氧树脂基复合材料性能的影响

通过机械搅拌混合法制备了微/纳米无机颗粒改性的聚氨酯-环氧树脂复合材料,研究了颗粒组成和含量对复合材料力学和热稳定性的影响,进而探讨了所得复合材料的强韧化机理.结果表明:相比微米颗粒,纳米颗粒的加入能显著提高复合材料的层间剪切强度和拉伸强度,降低层间剪切模量,同时改变材料的断裂方式.当纳米SiC颗粒的添加量(质量分数)为2%时,所得复合材料的层间剪切强度和拉伸强度分别为44.7 MPa和56.56MPa,相比添加前提高约88%和74%,所得复合材料不同失重率下对应的温度较添加前提高了4~8℃.纳米颗粒弥散强化和钝化银纹扩展是复合材料主要的强韧化机理.     

纳米填料对软质PVC的导电改性及增韧

介绍采用纳米无机物对软质PVC共混改性的方法:在纳米炭黑细化表面处理工艺中,通过软质PVC上的高活性端基与纳米炭黑上含有的大量羧基、羟基间的有效的接枝反应,使导电复合材料的电学和力学综合性能得到改善.     

纳米SiO2对橡胶砂浆力学及收缩特性影响的研究

为了提高大掺量橡胶颗粒砂浆的力学强度,推进橡胶砂浆在实际工程中的应用,试验采用外掺纳米SiO_2的方法对橡胶砂浆进行改性,研究不同掺量纳米SiO_2对橡胶砂浆的孔隙率、密度、抗压强度与抗折强度以及试块的干缩和自收缩性能的影响。试验结果表明,纳米SiO_2的加入能够有效降低橡胶砂浆孔隙率,提高其密度及抗压强度与抗折强度,但在纳米SiO_2掺量小于3%时,强度提升幅度随纳米SiO_2掺量增加明显增加,在纳米SiO_2掺量大于3%时,其强度增长幅度变缓。橡胶等体积替代30%砂的条件下,纳米SiO_2最佳掺量为水泥质量的3%;纳米SiO_2在提高橡胶砂浆抗压与抗折强度的同时也加大了试块的收缩,增大了砂浆的开裂风险,故在今后的研究中仍需进一步综合考量。     

KH-550改性纳米二氧化硅的研究

用硅烷偶联剂KH-550对纳米SiO2样品表面进行改性,测定了改性SiO2样品的亲油化度,并用羟基紫外线吸收法测试了改性效果,对所得纳米SiO2样品的改性效果进行了评价,探讨了纳米级SiO2的改性机理.结果表明,改性剂用量、改性温度、改性时间明显地影响改性效果.通过对改性工艺条件的合理调控,实现了用硅烷偶联剂KH-550改性纳米SiO2样品,找到了合适的改性工艺与条件,所得改性纳米SiO2样品具有较高的疏水性.     

极性小分子助剂对六甲基二硅氮烷改性纳米SiO2的作用机理

选择水、乙醇作为助剂,利用六甲基二硅氮烷(HMDS)在气固流化床中对纳米SiO2进行表面改性处理,采用FT—IR、TEM等多种手段表征了HMDS对纳米SiO2的改性效果。水和乙醇的引入能有效提高HMDS对纳米SiO2的改性效果及纳米SiO2的疏水程度,改善其在有机相中的分散性。极性小分子助剂在HMDS改性纳米SiO2中的作用机理分析表明：水可以促进HMDS水解。又可以补充纳米SiO2的表面羟基;乙醇一方面与纳米SiO2发生酯化反应,另一部分作为分散HMDS的溶剂。     

4,4''''-二氨基二苯甲烷固化环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

首次采用离子交换法直接用十六烷基三甲基溴化铵处理钙基蒙脱土,制备出具有理想层间距的有机土,X射线衍射(XRD)分析的结果表明有机蒙脱土的层间距由1.49nm扩大到2.21nm.然后制备了环氧树脂/DDM/MMT纳米复合材料,并用XRD研究了有机蒙脱土在环氧树脂中的插层、剥离行为.研究表明,蒙脱土含量及环氧树脂与有机土的混合温度和时间均对固化后复合材料的剥离产生影响,只有在特定条件下才能得到剥离型纳米复合材料.     

端胺基聚氨酯增韧环氧树脂的研究

以聚乙二醇(PEG) 、甲苯二异氰酸酯(TDI)和间苯二甲胺(m-XDA)为原料合成了端胺基 聚氨酯(ATPU),并作为韧性固化剂形成了环氧胶粘剂体系。系统考察了该体系的固化过程、力学性能和断裂面形态结构。结果表明,增韧后材料的断面形态明显不同于未改性体系的形态,试样冲击断裂面形态具有明显的韧性断裂特征。当固化剂ATPU分子量为1237时,改性体系的冲击强度最高(25.2kJ/m²),比未改性体系提高了2倍。     

磷氮阻燃剂DOPO-AN的合成及其阻燃环氧研究

以9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物（DOPO）,2-氨基蒽醌（AN）和多聚甲醛（POM）为原料,通过一锅法合成了一种新型磷氮阻燃剂2-（N,N-二（9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10基）甲基）氨基蒽醌（DOPO-AN）。利用核磁共振谱（¹H-NMR、³¹P-NMR）、红外光谱（FTIR）对其分子结构进行表征,并将DOPO-AN用于阻燃改性环氧树脂（EP）。运用差示扫描量热法、万能力学试验机、氧指数仪、垂直燃烧仪分别研究了DOPO-AN/EP复合材料的力学性能、热稳定性、阻燃性能。结果表明,阻燃剂DOPO-AN能明显改善环氧树脂的阻燃性和热稳定性。当体系磷元素质量分数为0.67%时（DOPO-AN/EP-8%）,800 ℃时残炭率由0.45%增加到7.9%;极限氧指数（LOI）随阻燃剂量的增加而增加,由纯环氧树脂的25.3%提高到30.1%,垂直燃烧UL94等级达到V-0级。力学性能结果表明,环氧树脂的拉伸强度由836 MPa增加至863 MPa,说明DOPO-AN的加入对EP的力学性能影响不大。     

抗静电环氧树脂的合成

合成标题化合物,首先是抗静电单体(Ⅰ)二羟乙基二苄基氯化铵与环氧氯丙烷反应生成低聚物(Ⅱ)二(2-环氧丙基氧乙基)二苄基氯化铵,然后经化学反应将化合物(Ⅱ)引入环氧树脂中,得到抗静电环氧树脂(Ⅲ).由正交设计考察了合成抗静电树脂的最佳条件是A2B3C2.经过两年多跟踪测试其抗静电性能表明,抗静电环氧树脂与一般的环氧树脂比较具有良好的抗静电性能.     

双马来酰亚胺树脂增韧改性研究进展

 综述了双马来酰亚胺树脂的基本性能,分析了增韧改性的意义。目前双马来酰亚胺树脂增韧改性的主要方法包括与烯丙基化合物共聚、二元胺增韧、环氧树脂增韧、热塑性树脂增韧、氰酸酯增韧、合成新型双马来酰亚胺树脂单体、橡胶增韧改性、无机填料增韧改性、液晶增韧改性、纳米材料增韧改性及柔性材料增韧改性等。双马来酰亚胺树脂增韧改性的机理包括加成反应、Diels-Alder 反应、齐聚反应、Michael 加成反应、共聚反应、裂纹钉锚机制及半互穿网络机制等。论述了国内外对于双马来酰亚胺树脂增韧改性的研究现状,探讨了该方向的研究趋势。     

硅氧烷低聚物改性EP固化机理及表面性能研究

为改善EP的表面性能,利用合成的星型端硅氧烷低聚物(TPSi)对环氧树脂(EP)改性,通过溶胶-凝胶技术固化复合体系.研究了复合体系的固化机理及表面性能.结果表明:TPSi改性EP的复合体系中,存在着3种固化机理.当TPSi含量不超过30%时,3种不同机理固化反应的发生导致体系的相容性增加.与EP-胺固化样相比,改性后试样的临界表面张力增加.偶联剂(KBE-9103)的加入,TPSi改性固化体系表面张力增大.     

氨酯脲型聚醚胺的合成及其增韧环氧树脂的研究

合成了不同相对分子质量的四元伯胺封端的氨酯脲型聚醚胺(TAPEU),并用于增韧双酚A型环氧树脂/二乙烯三胺(DGEBA/DETA)固化体系。利用核磁氢谱和傅里叶红外光谱(FTIR)表征了TAPEU的结构,系统表征了TAPEU改性DGEBA/DETA材料的氢键化程度、玻璃化转变温度、交联网络结构、拉伸断裂面形貌特征以及材料的力学性能。结果表明,成功合成了不同相对分子质量的TAPEU;当TAPEU相对分子质量增加时,材料交联密度降低,氢键化作用增强,玻璃化转变温度有所增加;引入TAPEU改性环氧树脂材料体系,断裂面具有明显韧性断裂特征,且出现微相分离;TAPEU改性环氧树脂材料的韧性和冲击强度有明显的提高。与未改性环氧树脂相比,添加摩尔分数为50%TAPEU2000的改性材料冲击强度提高了65%,断裂伸长率提高了330%。     

不同交联度环氧树脂沥青的动态力学性能

采用4种不同交联程度的环氧树脂沥青材料,在-30℃～70℃温度区间以固定10Hz频率进行动态热机械性能(DMA)分析。研究结果表明:在-30℃～70℃温度区间,交联度高的环氧树脂沥青材料可以分成玻璃态、过渡态和橡胶态,交联度低的环氧树脂沥青材料仅呈现出玻璃态和过渡态;该温度区间内,损耗模量与损耗角正切均为单峰,其峰值均随着交联度的提高而降低;储能模量转变温度和损耗模量峰值温度二者之间基本相当,损耗角正切峰值温度较前2种温度高出14℃～17℃;拉伸试件断面的SEM显微照片显示,交联度高环氧树脂沥青试件断裂面平整光滑,交联度低环氧树脂沥青试件断裂面不规则,可以清晰观察到断裂的交联纤维段。     

高性能TDE-85/E-51环氧树脂的聚氨酯增韧改性

以混合芳胺为固化剂,通过聚氨酯（Pu）对4,5-环氧环己烷-1,2-二甲酸二缩水甘油酯（TDE-85）与二酚基丙烷缩水甘油醚（E-51）环氧树脂的混合树脂体系的改性,制备了高性能聚氨酯改性环氧树脂（PU／EP）。通过红外光谱图、扫描电镜（SEM）、热重（TG）分析及力学性能的表征讨论PU／EP体系的结构与性能特征。研究结果表明：PU和EP分子链之间存在着化学接枝反应,能有效地改善PU／EP体系中PU和EP分子间的相容性及相互贯穿;与TDE-85与E-51的混和环氧树脂比,PU改性TDE-85与E-51的混和环氧树脂仍然具有很强的耐热性能,并且冲击强度、拉伸强度均获得显著提高;PU／EP体系断口裂纹呈明显的韧性断裂特征,说明TDE-85与E-51的混和环氧树脂PU改性增韧效果明显。     

环氧丙烯酸酯树脂的制备及其聚氨酯改性

采用丙烯酸对环氧树脂进行改性制备环氧丙烯酸酯,通过单因素实验考察催化剂种类对改性工艺条件的影响;设计正交实验探讨反应温度、催化剂用量及阻聚剂用量对改性工艺条件的影响。采用自制的聚氨酯预聚体对环氧丙烯酸酯进行改性研究,考察聚氨酯预聚体的添加及环氧树脂种类对复合材料性能的影响。研究结果表明:制备环氧丙烯酸酯的最佳反应条件为:以N,N-二甲基苯胺为催化剂,反应温度110℃,w(催化剂)=2%,w(阻聚剂)=0.1%;FT-IR表征说明得到目标产物。同时,聚氨酯进行改性明显改善材料的力学性能,聚氨酯预聚体(n(—NCO):n(—OH)=2:1)添加量为25%时,材料的抗压强度提高59.33%,抗拉剪切强度增加3.7倍,材料断面的SEM图表明改性后材料出现韧性材料特征。另外,由双酚F型环氧树脂制备的复合材料的性能明显优于由双酚A型环氧树脂制备的材料性能。     

碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。