納米二氧化硅-不飽和聚酯復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、納米二氧化硅/不飽和聚酯（UP）復(fù)合材料是一種性能優(yōu)異、具有廣泛應(yīng)用前景的新型復(fù)合材料。本文采用原位聚合的方法，以不同種類納米二氧化硅作為不飽和聚酯樹(shù)脂的增強(qiáng)組分，制備SiO2/UP原位聚合樹(shù)脂；通過(guò)共混—模壓成型制備了SiO2/UP原位復(fù)合材料和SiO2/UP共混復(fù)合材料。借助紅外光譜（FTIR）、熱重分析（TGA）、差熱分析（DSC）、動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析、線性熱膨脹分析（DIL）、耐磨性能測(cè)試、流變性能分析和掃描電子顯微鏡（SEM）等手

2、段，研究了SiO2種類、表面處理和SiO2用量對(duì)SiO2/UP復(fù)合材料的宏觀力學(xué)性能、熱性能、動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、耐磨性能、吸水性能、電性能、微觀結(jié)構(gòu)及應(yīng)用工藝性的影響。經(jīng)過(guò)研究得出以下結(jié)論： （1）以正硅酸乙酯或硅溶膠或納米二氧化硅粉體、乙二醇、對(duì)苯二甲酸和富馬酸為原料按兩步法合成SiO2/UP原位聚合樹(shù)脂。IR、粒徑分析和TG表征結(jié)果證實(shí)在三種原位聚合樹(shù)脂中都存在硅氧鍵（Si—O鍵）；原位聚合樹(shù)脂的熱性能得到提高，其中納米SiO2

3、粉體/UP原位聚合樹(shù)脂比純UP樹(shù)脂提高了47℃。 （2）研究三種SiO2/UP原位復(fù)合材料發(fā)現(xiàn)，納米SiO2粉體/UP原位復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度為95.25Mpa，沖擊強(qiáng)度達(dá)5.63kJ/㎡，彎曲模量為10.59Gpa，維氏硬度50.59（HV），磨損體積僅有23×103mm3；正硅酸乙酯/UP原位復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度比純UP材料高10.54％，在低溫區(qū)（50℃～100℃）剛性最好，α松弛對(duì)應(yīng)溫度（Tα）最高為140℃，吸水率僅為0.

4、54‰，電性能最好且熱膨脹系數(shù)跟純UP材料的相近。 （3）用KH570對(duì)納米SiO2進(jìn)行處理，研究發(fā)現(xiàn)未改性SiO2/UP共混復(fù)合材料的改性效果較好，說(shuō)明KH570中雙鍵未能有效的與UP基體樹(shù)脂的不飽和鍵結(jié)合，反而降低了復(fù)合材料性能。 （4）未改性SiO2含量對(duì)SiO2/UP共混復(fù)合材料性能的影響表明，當(dāng)添加2.5wt％納米SiO2時(shí)，復(fù)合材料的界面結(jié)合較好，性能得到提高：沖擊強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度達(dá)到5.11 kJ/㎡和77.

5、00Mpa，分別比純 UP材料提高了28.39％和18.42％；磨損質(zhì)量和磨損體積分別比純UP材料降低了77.60％和77.73％；玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）比純UP材料高16℃；吸水率僅為0.092‰。 （5） SiO2/UP共混復(fù)合材料的流變表現(xiàn)為剪切變稀，塑化較慢，比較適合于模塑加工工藝。 （6） SiO2/UP共混復(fù)合材料的沖擊斷面和摩擦磨損面形貌SEM分析表明，純UP材料沖擊試樣斷裂在同一方向發(fā)生斷裂，玻璃纖維從基