Fe3O4-聚苯并噁嗪磁性納米復合材料的制備及性能研究.pdf

1、苯并噁嗪樹脂作為近年來出現(xiàn)的一類新型耐熱性樹脂，其噁嗪環(huán)官能團不僅可以通過一定的化學方法容易地合成，又可以在熱或酸堿性催化劑作用下進行開環(huán)聚合反應。苯并噁嗪樹脂具有一些優(yōu)良的特性，如熱穩(wěn)定性，低吸水性，耐化學藥品性、分子設計靈活性。因其固化過程無小分子釋放、固化工藝簡單、體積收縮率小，有優(yōu)良的耐熱阻燃性及機械性能和較高的玻璃化轉變溫度而受到廣泛關注，并應用于許多重要領域。但是，苯并噁嗪樹脂固化溫度偏高、固化產物交聯(lián)密度偏低、性脆等缺陷制

2、約了其在一些特殊領域的應用。為了拓展其在高性能材料領域的應用，對聚苯并惡嗪進行改性，制備綜合性能優(yōu)良的材料，是研究聚苯并惡嗪的一個重要方向。其中制備聚苯并惡嗪納米復合材料，是研究改性聚苯并惡嗪的一個重要分支。
　　本論文將噁嗪環(huán)修飾的Fe3O4@SiO2磁性納米粒子(Fe3O4@SiO2eBZS)與聚苯并噁嗪進行復合，制備了Fe3O4/聚苯并噁嗪磁性納米復合材料。首先，采用溶劑熱法合成了分散性良好的Fe3O4磁性納米粒子;其次，利

3、用溶膠凝膠法，在Fe3O4磁性納米粒子表面包覆一層致密的SiO2，以增強納米粒子的耐氧化性，制備出Fe3O4@SiO2磁性納米粒子;再次通過溶膠凝膠法在Fe3O4@SiO2磁性納米粒子的表面包覆一層含噁嗪環(huán)的硅烷偶聯(lián)劑(BZS)，制備出一種新型的Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子。然后，通過一定的方法，將Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子，均勻的分散到苯并惡嗪單體中，高溫固化，制備了Fe3O4/聚苯并噁嗪磁性納米復合材料，并

4、對復合材料的力學性能、耐熱性能以及磁性能進行了研究。
　　制備的Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子，粒徑尺寸在200-300nm之間;且分散性比較好;外層包覆的有機物的厚度約為10nm，其中有機物的質量占總質量的約4.2％;具有良好的耐熱性，在氮氣氛圍中，700℃的重量殘留率為89.6％;雖包覆了兩層物質，但仍具有良好的磁性能，飽和磁化強度達到28.7emu/g。
　　對復合材料進行拉伸性能測試，結果表明，當復合材料中

5、Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的含量為3％時，復合材料的力學性能最好，拉伸強度為64.9MPa，相比未改性的聚苯并噁嗪，提高了39.9％;斷裂伸長率為2.20％，相比未改性的聚苯并噁嗪，提高了70.1％;但是，當復合材料中Fe3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的含量為4％時，由于磁性納米粒子過多，在聚苯并惡嗪中分布不均勻，發(fā)生團聚現(xiàn)象，造成復合材料出現(xiàn)缺陷，引起復合材料的力學性能開始下降，拉伸強度降為48.5MPa，斷裂伸長

6、率降為1.12％。對復合材料進行熱重分析，結果表明，F(xiàn)e3O4@SiO2@BZS磁性納米粒子的加入可以提高復合材料的耐熱性，復合材料的5％熱失重溫度、10％熱失重溫度、800℃時重量殘留率相比未改性的聚苯并噁嗪均有所提高。當復合材料中磁性納米粒子的含量為4％時，復合材料的5％熱失重溫度、10％熱失重溫度分別為335℃、360℃，相比未改性的聚苯并噁嗪分別提高了11℃、13℃;復合材料的800℃時重量殘留率為62.5％，與未改性的聚苯并噁