无机纳米粉体改性亚胺环氧粘合剂的研究

摘要

亚胺环氧粘合剂综合了环氧树脂粘接强度高和聚酰亚胺耐热性好的特点，广泛应用于航空航天、微电子等高科技工业领域。本文拟通过引入无机纳米粉体，进一步提高亚胺环氧粘合剂的性能。 本文采用端羧基亚胺中间体对环氧树脂进行了改性，研制了亚胺改性环氧树脂粘合剂，并以这种粘合剂为基体树脂，采用直接掺杂法制各了亚胺环氧/无机物纳米复合粘合剂，研究了亚胺中间体的纯制方法及表征、亚胺中间体对环氧树脂性能的影响和纳米粉体种类及用量对粘合剂性能的影响。通过实验研究主要得到以下结论： 采用NMP作为溶剂可以有效地对亚胺中间体进行重结晶，提高亚胺中间体的纯度；按照酸值估算，亚胺中间体粗品、经重结晶后样品的纯度分别为97.7％及99.3％；利用红外光谱、元素分析、核磁共振等对中间体进行表征，结果表明中间体己经被成功合成；亚胺中间体只能溶于NMP、DMSO、DMF、DMAc等强极性溶剂中，不溶于弱极性溶剂。亚胺中间体改性后环氧树脂的热性能、热老化性能和耐航空润滑油性能均大幅提高。 当溶剂量较大时，纳米粉体的种类对粘合剂的粘度基本没有影响；采用直接掺杂法，进口Al<,2>O<,3>及SiO<,2>均能较好地与亚胺环氧复合，制得的亚胺环氧/无机纳米复合粘合剂静置20天后，外观无明显变化、无沉淀发生；引入纳米粉体后粘合剂的胶化时间均有一定程度的延长；纳米粉体含量为5％时，无论是引入Al<,2>O<,3>还是SiO<,2>，粘合剂室温下的剪切强度都有了不同程度的提高，200℃下的剪切强度则以进口亲水α-Al<,2>O<,3>提高最大；纳米粉体的引入还可以提高粘合剂的玻璃化转变温度和热分解温度。 采用进口亲水α-Al<,2>O<,3>配制的纳米复合粘合剂，Al<,2>O<,3>含量在20％以内时，粘合剂的粘度变化很小；静置20天后均没有发生相分离，贮存稳定性基本可以满足使用要求；随纳米Al<,2>O<,3>含量的增加，粘合剂在室温下和200℃下的剪切强度都是先增大后降低，室温下的剪切强度在10％附近达到最大值(32MPa)，比不含纳米粉体的亚胺环氧粘合剂室温下的剪切强度(26.6MPa)提高了30％左右；200℃下的剪切强度在14％附近达到最大值(18.5MPa)，比不含纳米粉体的亚胺环氧粘合剂200℃下的剪切强度(9.1MPa)提高了1.5倍多；随纳米Al<,2>O<,3>含量的增加，粘合剂经过250℃空气中老化24h后或250℃航空润滑油浸泡24h后，剪切强度都是降低的，但引入进口亲油纳米Al<,2>O<,3>并不降低粘合剂的短时热老化性能和短时耐高温航空润滑油性能；粘合剂的玻璃化转变温度随着Al<,2>O<,3>含量的增加先提高后降低，而粘合剂的热分解温度均随着Al<,2>O<,3>含量的增加而提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1环氧树脂粘合剂

1.1.1环氧树脂概况、发展简史

1.1.2环氧树脂粘合剂的优缺点

1.1.3环氧树脂粘合剂的改性

1.2聚酰亚胺粘合剂

1.3亚胺改性环氧树脂粘合剂

1.3.1聚酰亚胺和环氧树脂物理共混法

1.3.2聚酰亚胺和环氧树脂化学共聚法

1.3.3将亚胺环引入到环氧树脂的固化剂中

1.3.4将亚胺环引入到环氧树脂骨架

1.4有机/无机纳米复合材料

1.4.1有机/无机纳米复合材料概况

1.4.2纳米粉体改性的理论依据

1.4.3纳米复合材料的制备方法

1.4.4有机/无机纳米复合材料的性能

1.4.5有机/无机纳米复合材料的应用前景

1.5无机纳米粉体改性环氧树脂

1.5.1无机纳米粉体改性环氧树脂的制备方法

1.5.2无机纳米粉体改性环氧树脂的发展现状

1.5.3无机纳米粉体改性环氧树脂的展望

1.6本文的目的、意义和主要研究内容

1.6.1本课题的目的、意义

1.6.2本课题的主要研究内容

第二章 亚胺中间体的合成与表征

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原材料

2.2.2端羧基亚胺中间体的合成

2.2.3亚胺中间体的提纯

2.2.4测试与表征

2.3结果与讨论

2.3.1亚胺中间体的熔点及熔解热

2.3.2亚胺中间体的酸值

2.3.3亚胺中间体的红外光谱

2.3.4亚胺中间体的元素分析

2.3.5亚胺中间体的核磁共振分析

2.3.6亚胺中间体的溶解性

2.4本章小结

第三章 亚胺环氧粘合剂

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原料

3.2.2亚胺环氧粘合剂合剂的制备

3.2.3纯环氧粘合剂的制备

3.2.4粘合剂剪切强度试样的制备

3.2.5性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1玻璃化转变温度

3.3.2热失重(TGA)分析

3.3.3亚胺对环氧树脂性能的影响

3.3.4亚胺环氧粘合剂的耐热性能

3.4本章小结

第四章 无机纳米粉体改性亚胺环氧粘合剂的研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要原料

4.2.2溶胶凝胶法纳米Al2O3前驱体的制备

4.2.3亚胺环氧/无机纳米复合粘合剂的制备

4.2.4剪切强度试样的制备

4.2.5测试与表征

4.3结果与讨论

4.3.1纳米粉体种类对粘合剂性能的影响

4.3.2 Al2O3纳米粉体用量的影响

4.4本章小结

第五章 全文总结

参考文献

致谢

个人简历

附表与附图