原位聚合法制备层状无机物基丙烯酸酯/环氧树脂纳米复合材料及其性能研究

摘要

本论文采用离子交换法和共价接枝法改性蒙脱土和层状双氢氧化物，得到有机官能化的无机纳米粒子，有效地提高了其与聚合物基体的相容性；进一步采用紫外光辐照的方法制备了丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料、丙烯酸酯／层状双氢氧化物纳米复合材料、环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料；所得复合材料在力学性能、物理性能和热稳定性等方面均得到明显提高。 1.分别通过离子交换法和共价键接枝法以长链烷基季铵盐和含有丙烯酸酯基团的有机小分子改性钠基蒙脱土，从而提高了蒙脱土和丙烯酸酯低聚物的相容性。紫外光辐照使蒙脱土和聚合物基体通过共价键结合，获得丙烯酸酯／蒙脱土纳米复合材料，其力学性能和热稳定性均得到提高。当有机改性蒙脱土添加量为5 wt％时，固化膜的拉伸强度增加了11％，热降解温度(5 wt％失重)提高了23℃。 2.通过共沉淀和离子交换法制备了长链烷基(DS)插层的层状双氢氧化物(MgAl(DS)-LDH)，扩大了层间距并改善了层间化学环境；在紫外光辐照下被部分层离，获得插层／层离混合型聚合物/LDH纳米复合材料；相比未进行有机官能化的MgAl-LDH所得到的纳米复合材料形成更为均一和稳定的结构，而且固化膜的力学性能和热稳定性均得到了提高。 3.为了改善双酚A环氧树脂的强度与柔韧性，以有机改性的MgAl(DS)-LDH作为增强剂，超支化环氧树脂E1作为增韧剂，发现前者在环氧树脂基体中得到层离，并分散均匀；在紫外光辐照下获得环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料，其固化膜的力学强度和热稳定性均得到提高，而且随其含量而变化；同时E1的加入进一步提高了材料的柔韧性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪 论

1.1引言

1.2聚合物/蒙脱土纳米复合材料

1.2.1蒙脱土的结构

1.2.2蒙脱土的有机化改性

1.2.3聚合物/蒙脱土纳米复合材料的制备

1.3聚合物/层状双氢氧化物纳米复合材料

1.3.1层状双氢氧化物的结构

1.3.2层状双氢氧化物的制备

1.3.3层状双氢氧化物的有机化改性

1.4聚合物/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备

1.4.1直接插层法

1.4.2原位聚合法

1.4.3原位生成法

1.4.4层离/重组法

1.4.5重构法

1.5聚合物/层状无机物纳米复合材料的结构

1.6聚合物/层状无机物纳米复合材料的表征

1.6.1 X射线衍射(XRD)

1.6.2透射电子显微镜(TEM)

1.6.3扫描电子显微镜(SEM)

1.6.4红外光谱(FTIR)

1.6.5热重分析(TGA)

1.7聚合物/层状无机物纳米复合材料的性能

1.7.1热稳定性

1.7.2力学性能

1.7.3气体阻隔性能

1.8本论文的研究内容

参考文献

第二章丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料制备以及性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1原材料

2.2.2丙烯酸酯官能化有机纳米蒙脱土的制备

2.2.3丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料的制备

2.2.4仪器与表征

2.3结果与讨论

2.3.1丙烯酸酯官能化有机纳米蒙脱土的表征

2.3.2紫外光固化丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料的表征

2.3.3紫外光固化丙烯酸酯/蒙脱土纳米复合材料的性能研究

2.4本章小节

参考文献

第三章丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料制备以及性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1原材料

3.2.2镁铝层状双氢氧化物MgAl-LDH的制备

3.2.3烷基长链插层镁铝层状双氢氧化物MgAl(DS)-LDH的制备

3.2.4丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备

3.2.5仪器与表征

3.3结果与讨论

3.3.1 MgAl-LDH与MgAl(DS)-LDH的表征

3.3.2丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料的表征

3.3.3紫外光固化丙烯酸酯/层状双氢氧化物纳米复合材料的性能研究

3.4本章小节

参考文献

第四章环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料制备以及性能研究

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1原材料

4.2.2镁铝层状双氢氧化物MgAl-LDH的制备

4.2.3烷基长链插层镁铝层状双氢氧化物MgAl(DS)-LDH的制备

4.2.4双酚A环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料的制备

4.2.5仪器与表征

4.3结果与讨论

4.3.1 MgAl-LDH与O-LDH的表征

4.3.2双酚A环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料的表征

4.3.3双酚A环氧树脂/层状双氢氧化物纳米复合材料的性能研究

4.4本章小节

参考文献

第五章结 论

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果