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環(huán)氧樹脂/膨潤土納米復合材料的制備

時間:2014-05-21 10:06:33

作者:世邦機器

環(huán)氧樹脂/膨潤土納米復合材料的制備

環(huán)氧樹脂是一種傳統(tǒng)的熱固性樹脂,具有良好的力學性能、介電性能和黏結(jié)能力,優(yōu)異的耐化學腐蝕性,廣泛應用于膠黏劑、電絕緣材料、涂料、復合材料等方面。但純環(huán)氧樹脂固化物的脆性大,韌性差。膨潤土生產(chǎn)設(shè)備有很多種,膨潤土雷蒙磨就是其中的一種。隨著現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展,對材料的性能提出了越來越高的要求,為了克服環(huán)氧樹脂的性能缺陷,加入無機納米材料進行增韌是實現(xiàn)該樹脂高性能化的有效手段之一。

制備高性能環(huán)氧樹脂/膨潤土納米復合材料的關(guān)鍵是使膨潤土剝離成獨立的片并均勻分散于環(huán)氧樹脂基體中。目前,以美國的學者Pinnavaia和Lan及德國的X.Kornman領(lǐng)導的課題組較為活躍;在國內(nèi),浙江大學、中科院化學所、河北工業(yè)大學、湘潭大學等研究機構(gòu)也取得了相當大的成就。

X.Kornman等研究了納米復合材料的合成中蒙脫土的陽離子交換容量(CEC)對其的影響。在環(huán)氧分子浸潤插層階段,CEC值較小的改性蒙脫土(CEC=94mmo/100g)已經(jīng)剝離,而較大CEC值的蒙脫土(CEC=140mmol/100g)的剝離與插層時間有較大關(guān)系,在凝膠點前完成剝離,他的解釋是CEC值較小的蒙脫土層間有較多的酸性烷基銨離子,對環(huán)氧分子的自聚合反應有催化作用。Pinnavaia等分別用CEC值不同的黏土,制備出了環(huán)氧樹脂/黏土納米復合材料,他得出的結(jié)論是CEC較小的黏土比較容易剝離。這是因為CEC較小時,有機陽離子在黏土層間由平行排列、傾斜排列轉(zhuǎn)變成垂直于硅酸鹽晶片的排列,環(huán)氧樹脂、固化劑進入黏土層間的量增多,固化反應在層間的放熱量增大,更利于硅酸鹽晶片的剝離。

Janis M.Brown、David Curliss研究了在納米復合材料中不同種類的季銨鹽的作用。根據(jù)蒙脫石與季銨鹽的3種結(jié)合方式――氫鍵型、偶極力和范德華力選擇相應的改性劑,研究表明,蒙脫土與羥基取代的季銨鹽以氫鍵結(jié)合,環(huán)氧分子與之有較好相容性,并且能催化固化反應,提高層間聚合速率。

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