无机纳米粒子-聚氨酯改性环氧树脂性能研究

摘要

热固性环氧固化物有着良好的机械性能、电绝缘性能及较好的粘接性能,其优异的综合性能是其他大多数热固性树脂所无法比拟的,在三大通用热固性树脂中占主导地位。但其韧性差,耐热性低等缺点限制了应用范围,而随着经济和科学技术的发展,对热固性环氧树脂有了更高的要求。目前针对环氧树脂的改性方法有很多种,但都是以单一的方法为主,真正将两种或两种以上方法合并的较少,基于此,本文用热塑性聚氨酯为增韧剂改善其脆性,在此基础上添加无机纳米粒子提高复合材料的耐热性能,将两种改性方法并用发挥正协同效应。
　　 本文以环氧树脂(EP)为基体,聚氨酯(PU)为增韧剂,甲基四氢苯酐(MeTHPA)为固化剂,制备PU-EP聚合物。通过对其力学性能和热稳定性的测试,确定了PU在该体系中的最佳含量为30wt％。以PU-EP为有机预聚体,经偶联剂改性的纳米二氧化硅为无机填料,制备SiO2/PU-EP纳米复合材料,并对该材料进行微观形貌分析和结构表征。利用万能电子拉力试验机、热重分析仪(TG)、阻抗分析仪、高阻计及耐压测试仪的测试。测试结果显示,在纳米SiO2含量为2wt％时,材料的剪切强度和冲击强度达到最大值,分别为27.40MPa、25.07KJ/m2；同时有效地提高了材料的热分解温度；随着SiO2含量的增加,介电常数和介电损耗增大,体积电阻率和击穿强度降低。
　　 研究了无机组分含量均为2wt％时,三种无机纳米组分(即:SiO2、Al2O3和TiO2)对复合材料性能的影响,制备了SiO2/PU-EP、Al2O3/PU—EP和TiO2/PU-EP纳米复合材料。通过抗剪切断裂面、剪切强度、冲击强度以及TG的表征手段对三种材料进行分析。分析结果表明:在无机纳米粒子含量都为2wt％的情况下,Al2O3/PU—EP纳米复合材料的力学性能和热分解温度最好。