環(huán)氧樹脂-膨潤土復(fù)合材料的制備與性能研究.pdf

1、本論文先對鈣基膨潤土進(jìn)行鈉化處理，對鈉化改性劑的選擇以及鈉化劑用量、鈉化反應(yīng)溫度、鈉化反應(yīng)時間等因素對膨潤土特性的影響進(jìn)行了研究。再以十八烷基三甲基溴化銨(OTAB)作插層劑，采用陽離子交換法對鈉基膨潤土進(jìn)行有機(jī)改性。用單因素實(shí)驗輪換法考察固液比、配料比、時間、溫度及PH值等實(shí)驗條件對改性效果的影響，同時借助XRD衍射、熱失重及紅外光譜對有機(jī)土的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行了表征。最后以雙酚A型環(huán)氧樹脂和制備的有機(jī)鈉基膨潤土為原料，利用插層聚合法制備

2、環(huán)氧樹脂/膨潤土復(fù)合材料，研究不同處理方法和工藝參數(shù)對材料性能的影響。利用XRD和SEM對環(huán)氧樹脂/膨潤土復(fù)合材料的插層情況以及結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征，利用萬能力學(xué)實(shí)驗機(jī)、沖擊實(shí)驗機(jī)、TGA、西林電橋等研究了材料的機(jī)械、熱學(xué)以及電學(xué)等方面的性能。實(shí)驗結(jié)果表明：以碳酸鈉為鈉化劑，按照優(yōu)化工藝所制備的鈉基膨潤土物化性能優(yōu)于原土；XRD測試表明用有機(jī)插層劑對鈉基膨潤土進(jìn)行插層可以明顯增大其層間距，得到實(shí)驗最佳工藝條件為：配料比為110mmol/100g

3、，固液比為2/100，反應(yīng)時間為1h，反應(yīng)溫度為80℃，體系PH值為10。按照最佳工藝所制備的有機(jī)膨潤土的層間距由1.081nm增加到了2.025nm，F(xiàn)TIR和TGA測試顯示有機(jī)膨潤土保持了硅酸鹽基本骨架，同時含亞甲基基團(tuán)的有機(jī)物已經(jīng)進(jìn)入到層間結(jié)構(gòu)中，增強(qiáng)了疏水性；有機(jī)膨潤土與環(huán)氧樹脂在中溫下進(jìn)行攪拌混合有利于膨潤土在復(fù)合材料中的分散并提高復(fù)合材料性能。運(yùn)用單因素實(shí)驗循環(huán)法對復(fù)合材料的固化工藝進(jìn)行了優(yōu)化，最佳固化工藝參數(shù)為：固化時間3

4、.5h、固化溫度100℃、脫泡時間20min; XRD測試表明，環(huán)氧樹脂的進(jìn)一步插層使膨潤土層間距增大，部分膨潤土已達(dá)到剝離的程度；在有機(jī)膨潤土含量為2％～4％時，復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度有最佳值；材料斷面的SEM圖顯示，環(huán)氧樹脂斷面光滑平整，為脆性斷裂，而復(fù)合材料斷面有較多銀紋和微裂紋，表現(xiàn)為韌性斷裂；TGA實(shí)驗表明，復(fù)合材料的初始熱分解溫度比環(huán)氧樹脂提高了18.6℃；復(fù)合材料的介電強(qiáng)度和介電常數(shù)在有機(jī)膨潤土含量為2％～4％時有最