環(huán)氧樹脂-丙烯酸酯互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)的制備及其納米復(fù)合材料在電場(chǎng)下組裝行為的研究.pdf

1、互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)(IPNs)技術(shù)是一種交聯(lián)聚合物合金技術(shù)。由于這種聚合物合金中不同組份分子之間相互纏結(jié)，形成了獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，得到的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物性能優(yōu)于各單獨(dú)成份的性能。許多研究關(guān)注的是采用IPNs技術(shù)來(lái)改善材料的機(jī)械性能，然而很少人利用IPNs技術(shù)去改善材料的介電性能。因此，研究和開(kāi)發(fā)適用于電氣絕緣材料方面的新型互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物將是一個(gè)重要研究方向。與此同時(shí)，采用外場(chǎng)輔助組裝(FAiMTa)技術(shù)來(lái)制備具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和新型多功能的互穿網(wǎng)絡(luò)聚

2、合物及其納米復(fù)合材料也是人們關(guān)注的熱點(diǎn)。
　　 本論文利用互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究了一種適用于真空壓力浸漬工藝的新穎浸漬絕緣樹脂，在此基礎(chǔ)上，借助外電場(chǎng)輔助組裝技術(shù)開(kāi)發(fā)出了具有獨(dú)特結(jié)構(gòu)和新型多功能的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物及其納米復(fù)合材料，因此本論文的工作主要分為兩部分，第一部分是以環(huán)氧樹脂為基礎(chǔ)樹脂，制備了分步互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物、接枝互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物以及半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的復(fù)合材料;第二部分主要研究了分步互穿聚合物網(wǎng)絡(luò)及其納米復(fù)合材料在外電場(chǎng)下的

3、組裝行為。
　　 在第一部分工作中，首先以新型脂環(huán)族環(huán)氧樹脂(CER)、甲基六氫鄰苯二甲酸酐(MeHHPA)和三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯(TMPTMA)作為基礎(chǔ)樹脂制備了一種適用于真空壓力浸漬工藝的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。通過(guò)顯微鏡、光譜以及熱學(xué)技術(shù)在線監(jiān)測(cè)了互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物的形成過(guò)程，研究發(fā)現(xiàn)由于TMPTMA的自由基聚合反應(yīng)先于CER-MeHHPA的陽(yáng)離子聚合反應(yīng)，得到了一種分步互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物。盡管這種互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物在形成過(guò)程中出現(xiàn)了相

4、態(tài)變化，但是固化后的互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物動(dòng)態(tài)力學(xué)分析曲線上(DTMA)只顯示一個(gè)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，分步互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物沒(méi)有發(fā)生明顯的微觀相分離現(xiàn)象。本部分還著重考察了TMPTMA含量對(duì)CER/TMPTMAIPNs性能的影響，研究結(jié)果表明:(1)不同TMPTMA含量的體系在等溫固化時(shí)，體系粘度與固化時(shí)間都遵循指數(shù)關(guān)系;(2)隨著TMPTMA含量增加，CER/TMPTMAIPNs的交聯(lián)密度、彎曲模量增加，耐熱性能趨于降低，而沖擊強(qiáng)度先增加后降低;(3

5、)CER/TMPTMAIPNs體系有著獨(dú)特的介電性能。
　　 本文分別利用雙酚A雙烯丙基醚(ABE)、甲基納迪克酸酐(MNA)和順丁烯二酸酐(MA)對(duì)CER/TMPTMA互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物進(jìn)行改性和接枝，得到了一系列接枝改性的CER/TMPTMAIPNs。這些互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物顯示出獨(dú)特的機(jī)械性能、耐熱性能以及介電性能。
　　 本文還考察了利用納米氮化鋁(A1N)增強(qiáng)增韌環(huán)氧樹脂/熱塑性聚醚酰亞胺(PEI)半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物，研究

6、發(fā)現(xiàn)當(dāng)A1N和PEI含量分別為20和10pbw時(shí)，半互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物復(fù)合材料達(dá)到韌/硬平衡。
　　 在本文第二部分工作中，分別研究了外電場(chǎng)對(duì)CER/TMPTMA互穿網(wǎng)絡(luò)聚合物及其多壁碳納米管(MWCNTs)和納米蒙脫土(OMMT)復(fù)合材料組裝行為的影響。研究發(fā)現(xiàn):(1)外電場(chǎng)使CER和CER/TMPTMA樹脂組裝成納米尺度的層狀或者橢球狀微觀結(jié)構(gòu);(2)外電場(chǎng)使MWCNTs在液體CER/TMPTMA預(yù)聚物中沿電場(chǎng)方向發(fā)生取向，而交