纳米二氧化硅与聚酰胺复合改性环氧树脂研究

摘要

随着车流量与重载车辆迅速增加，公路路面磨耗较以前大大加剧，导致其在使用年限内较早出现病害。为了延长公路的使用寿命，提高路面质量，对已建公路路面出现的早期病害进行有效防治是各级公路主管部门当前面临的重要课题。针对水泥混凝土路面裂缝的特点，本课题选取聚酰胺(PA)和纳米SiO2(nano-SiO2)作为主要改性剂，通过大量实验成功地研制了PA改性环氧树脂(EP)和性能优异的纳米nano-SiO2/PA复合改性EP，对其制备工艺、改性机理及相关主要性能进行了初步研究，并将该材料成功地应用于107国道的裂缝修补试验中。 首先，在参考大量文献的基础上，通过大量试验确定了EP、固化剂、固化促进剂、稀释剂的种类与用量。 其次，考察了改性剂PA的用量对材料剪切强度、热性能、粘度等的影响，结果显示，随着PA用量的增加，复合材料的剪切强度呈现先增大后减小的变化，其中在PA含量为30wt％时达到最大值(4.37Mpa)，大大高于公路系统规定的指标要求(2.0 Mpa)；PA的加入改善了EP复合材料的热稳定性，同时使体系的粘度急剧增加，后者对实际施工产生不利影响。 再次，为了延长材料的使用寿命，进一步提高其材料的综合性能，我们上述最佳配方的基础上，采用nano-SiO2复合改性EP。为了增加nano-SiO2在EP中的相容性与分散性，充分发挥其优异的性能，本文采用偶联剂对其表面进行了化学改性，并对其改性效果进行了表征；此外考察了三种分散工艺对制备复合材料性能的影响。实验结果表明，采用第三种分散工艺方法(即在表面处理纳米粒子和分散纳米粒子两个过程中结合使用超声波，将纳米材料均匀分散于环氧树脂中)所得到的材料综合性能最好，剪切强度比纯EP增加了90.7％，玻璃化温度提高了近7-8℃。另外，对改性机理进行了讨论。 最后，在对水泥混凝土路面进行实地考察的基础上，对常见路面的“病因”进行了分析，并对公路路面“病害”处置施工工艺进行了初探。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1前言

1.2环氧树脂的性能及应用特点

1.3目前国内外纳米SiO2改性EP的研究现状

1.3.1纳米SiO2的生产方法与特性

1.3.2纳米SiO2对高分子材料的改性机理

1.3.3纳米SiO2的改性

1.3.4纳米SiO2/EP复合材料

1.4本文研究的意义与主要内容

第2章低分子聚酰胺改性环氧树脂工艺条件研究

第3章纳米二氧化硅改性环氧树脂的工艺研究

3.1实验部分

3.1.1主要原料与试剂

3.1.2测试与表征

3.1.3 nano-SiO2改性环氧树脂复合材料样品的制备

3.2实验方案设计

3.3结果与讨论

3.3.1固化剂、固化促进剂及配方的确定

3.3.2改性nano-SiO2的表征

3.3.3处理方法对nano-SiO2改性环氧树脂性能的影响

3.3.4 nano-SiO2含量对环氧树脂性能的影响

3.3.5改性机理分析

3.4 小结

第4章公路路面“病害”处置施工工艺初探

4.1路面损坏情况

4.2路面“病害”产生的原因与分析

4.2.1普通水泥混凝土的特性

4.2.2 G107-1589+550～1590+150路段路面产生病害的原因分析

4.3修补程序与工艺

4.4施工情况

4.5施工进度

4.6使用效果与分析

4.7几点建议

4.8小结

结论

参考文献

致谢

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