表面接枝扩链脲的纳米二氧化硅改性环氧树脂体系的性能研究

摘要

本文利用不同分子量(200，600，1000，2000)的聚乙二醇(PEG)与2，4-甲苯二异氰酸酯(TDI)在一定条件下合成预聚体，然后将其接枝于纳米二氧化硅(Nano-SiO2)粒子表面，并用二甲胺气体进行封端反应，合成了一系列环氧树脂固化体系的增韧改性剂U-PEGn-SiO2(n=200，600，1000，2000)。采用FT-IR及TG为检测手段对所合成的U-PEGn-SiO2及其中间产物进行了表征。该系列增韧改性剂的设计结合了柔性链增韧与纳米粒子增韧两种方法，能够在增韧环氧树脂基体的同时不损失体系的其他力学性能，同时活性的脲基可以起到促进体系固化反应的作用。
　　 通过DSC、DMA、冲击实验及SEM等测试手段对E-51/DICY/U-PEGn-SiO2固化体系的反应活性、动态力学行为、冲击强度和断裂面微观形态等进行了系统的研究。实验的结果表明，U-PEGn-SiO2系列增韧改性剂对E-51/DICY环氧树脂固化体系起到了很好的改性效果：改性后固化体系的峰顶温度较之未改性体系最多降低30℃，活化能由143.82kJ/mol降至85kJ/mol左右，反应活性有了很大的提高；改性后体系在基本保持原有模量的情况下，冲击强度明显改善，最高达到未改性体系的2.2倍。改性体系断裂面的微观形态表明体系发生了韧性断裂。

目录

文摘

英文文摘

第一章 前 言

第一节 环氧树脂概述

第二节 环氧树脂增韧改性研究

1.2.1 橡胶弹性体增韧环氧树脂

1.2.2 热塑性树脂增韧环氧树脂

1.2.3 热致液晶增韧

1.2.4 柔性链增韧环氧树脂

1.2.5 核壳结构(CSP)增韧环氧树脂

1.2.6 刚性粒子增韧环氧树脂

1.2.7 环氧树脂增韧改性存在的问题

第三节 纳米材料改性环氧树脂研究进展

1.3.1 纳米材料概述

1.3.2 纳米材料增韧改性环氧树脂研究进展

第四节 开展的工作

第二章 合成与表征

第一节 主要试剂规格、产地及其纯化处理

第二节 仪器设备

第三节 游离异氰酸酯基的测定

第四节 U-PEGn-SiO2的合成与表征

2.4.1 合成

2.4.2 表征

第五节 固化体系反应活性的研究

第六节 DMA及冲击试样的制备

第三章 固化体系的反应活性及表观活化能

第一节 固化体系反应活性的研究

3.1.1 不同分子量U-PEGn-SiO2对固化体系反应活性的影响

3.1.2 U-PEGn-SiO2含量对固化体系反应活性的影响

第二节 固化体系反应表观活化能的研究

第四章 固化体系的动态力学行为

第一节 不同分子量U-PEGn-SiO2对固化体系动态力学行为的影响

第二节 U-PEGn-SiO2含量对固化体系动态力学行为的影响

第五章 冲击强度和断裂面形态结构

第一节 固化体系的冲击性能

第二节 固化体系冲击断裂面的形态结构

第三节 固化体系的增韧机制

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果