二氧化钛、硅树脂和聚氨酯改性环氧树脂的结构与性能研究

摘要

环氧树脂是一种性能优良，运用广泛的热固性树脂之一。由于环氧树脂是交联度很高的热固性材料，它的裂纹扩展属于典型的脆性扩展，其固化物脆性大、耐热性差、抗冲击强度低，难以满足日益发展的工程技术的要求，从而限制了环氧树脂的进一步应用。 本文选用环氧树脂为基体，运用物理和化学的方法对其改性，采用现代分析技术对复合材料树脂基体进行物理化学表征。利用纳米TiO2粒子对环氧树脂进行改性，使用电子万能试验机测试了改性树脂的力学性能，并用扫描电子显微镜(SEM)对环氧树脂冲击断面进行了表面形貌分析研究，对增韧机理进行了探讨。在此基础上，加入MQ硅树脂制备了MQ硅树脂/纳米TiO2改性环氧树脂。经红外光谱分析和环氧值测定，表明MQ硅树脂可以链接在环氧树脂分子链上。采用热失重分析测试改性环氧树脂的耐热性，表明改性处理后环氧树脂的耐热性明显提高。冲击强度和拉伸强度测试表明在MQ硅树脂为15％，纳米TiO2为3％时耐热效果达到最好，拉伸强度和冲击强度分别提高了66.3％和68.1％，扫描电镜观察改性后环氧树脂断口发现了明显的韧性特征。 本文研究了将聚氨酯预聚体加入到环氧树脂体系中，形成环氧树脂/聚氨酯互穿网络聚合体(EP/PU IPN)，得到EP/PU复合材料。通过力学测试，TG，SEM等方法研究改性材料的机械性能、热性能以及微观结构。力学测试表明，用聚氨酯改性后的环氧树脂的韧性得到了很大程度的提高，同时其力学性能也有较大的提高。对端异氰酸酯基聚氨酯改性环氧树脂而言，15％的聚氨酯与环氧树脂能够很好的形成互穿网络结构，使得互穿材料的拉伸性能比纯环氧树脂的提高了48.1％，冲击强度提高了14.9％；TG研究表明，聚氨酯改性环氧树脂的热稳定性较纯环氧树脂有一定的提高。

目录

文摘

英文文摘

声明

引 言

1 综述

1.1环氧树脂概论

1.1.1环氧树脂的分类

1.1.2环氧树脂的改性研究

1.1.3环氧树脂的增韧机理

1.2 MQ硅树脂

1.3聚氨酯互穿越聚合物改性环氧树脂

1.3.1聚氨酯的特点

1.3.2聚氨酯增韧环氧树脂原理

1.3.3聚氨酯增韧环氧树脂研究进展

1.4纳米粒子的特点及刚性粒子改性环氧树脂

1.4.1纳米粒子的特点

1.4.2纳米复合材料

1.4.3刚性粒子改性环氧树脂

1.5本课题的研究目的及内容

2.MQ硅树脂纳米TiO2复合改性环氧树脂的结构与性能

2.1实验准备

2.1.1实验材料

2.1.2实验设备

2.1.3纳米TiO2的表面处理

2.1.4模具处理

2.2纳米TiO2/环氧树脂复合材料的研究

2.2.1含纳米粒子的浇铸体制备

2.2.2力学性能测试

2.2.3结果及讨论

2.3 MQ硅树脂及纳米TiO2同时改性环氧树脂

2.3.1制备方法

2.3.2性能测试

2.3.3结果及讨论

2.4本章小结

3 聚氨酯改性环氧树脂的力学及热学性能研究

3.1实验试剂及仪器

3.1.2实验仪器

3.2聚氨酯改性环氧树脂的制备

3.2.1端-NCO基聚氨酯预聚物的制备

3.2.2端-NCO基聚氨酯预聚物改性环氧树脂的制备

3.2.3真空灌注

3.3聚氨酯改性环氧树脂的性能测试

3.4结果与讨论

3.4.1聚氨酯改性环氧树脂的红外光谱分析

3.4.2端-NCO基聚氨酯改性环氧树脂的力学性能

3.4.3 PU/EP IPN材料断口裂纹形貌分析

3.4.4 PU/EP IPN材料热性能分析

3.5本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致 谢