环氧树脂/粘土纳米复合材料研究现状

描述了粘土的结构特征和有机化蒙脱土的制备，介绍了插层复合法的基本原理及其在环氧树脂／粘土纳米复合材料制备中的应用，以及近年来国内外环氧树脂／粘土纳米复合材料的研究现状。     

含联苯结构环氧树脂材料

引入高刚性联苯结构可有效改善环氧树脂耐热(湿)性、熔融黏度等性能,环氧值和熔程有较大提高,关于它的合成研究已较深入。制备含联苯结构环氧树脂/粘土纳米复合材料成为新的热点,研究表明:粘土的质量分数对拉伸强度、弯曲模量、冲击强度等力学性能影响显著,当质量分数小于10%时性能较优,具有较高的玻璃化转变温度。     

纳米ZnO改性环氧树脂研究

以镀锌渣为原料制备纳米ZnO,研究纳米ZnO的含量对EP/纳米ZnO复合材料的拉伸、弯曲和冲击等力学性能的影响。结果表明:添加普通ZnO和纳米ZnO均增加环氧树脂的拉伸强度和弯曲强度。随着普通ZnO含量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度增加。然而,随着纳米ZnO含量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度的增加幅度先增加后减小,当纳米ZnO含量为5%时,拉伸强度和弯曲强度最大。在含量相同的情况下,纳米ZnO增强效果优于普通ZnO;添加普通ZnO会降低环氧树脂的冲击强度,而一定量的纳米ZnO能增加其冲击强度。随着纳米ZnO含量的增加,复合材料的冲击强度也逐渐增大,当其含量为5%时,冲击强度最大。     

利用PCB碱性蚀刻废液制备纳米铜导电胶

以碱性蚀刻废液为原料,采用液相还原法制备了纳米铜粉,将制备的纳米铜粉作为导电填充料添加到环氧树脂中制备出纳米铜导电胶。研究了纳米二氧化硅、硅烷偶联剂KH570和纳米铜粉的添加量对导电胶剪切强度以及纳米铜粉添加量对导电胶体积电阻率的影响,探讨了环氧树脂与固化剂聚酰胺适宜的反应时间。实验结果表明,所制备的铜粉为球状,粒径在40～100nm之间;当环氧树脂与固化剂聚酰胺树脂650的质量比为4∶1,纳米二氧化硅、硅烷偶联剂和纳米铜粉的加入量分别占环氧树脂–聚酰胺树脂体系质量的1.5%、4.0%和70%时,在90°C下固化1.0h,可以制备出体积电阻率为3.05×10-3Ω·cm、剪切强度达8.04MPa的导电胶。     

环氧树脂/蛭石纳米复合材料的制备与表征

以环氧树脂为基体,二甲基苄胺为固化剂,经酸浸、加热和钠离子交换的结构修饰和有机改性的蛭石为增强剂,制备了环氧树脂/蛭石纳米复合材料.测试了环氧树脂/蛭石纳米复合材料的结构、形貌、力学和电学性能.结果表明:环氧树脂、二甲基苄胺和蛭石的混合顺序,二甲基苄胺和蛭石的用量影响蛭石的剥离,进而影响环氧树脂/蛭石纳米复合材料的性能.在蛭石加入量为环氧树脂质量的1%～5%范围内,3%时环氧树脂/蛭石纳米复合材料的抗拉强度、弹性模量和弯曲强度最大,表面电阻最低,体电阻最高.     

环氧树脂/阻燃剂/粘土纳米复合材料研究

以季戊四醇螺环磷酸脂双酚-S作为阻燃剂,制备了环氧树脂/阻燃剂/粘土(EP/FR/MMT)纳米复合材料。通过水平燃烧实验和力学性能测试研究了不同阻燃剂和粘土含量对材料性能的影响。结果表明,粘土质量分数2%时,阻燃剂质量分数15%时EP/FR/MMT纳米复合材料的阻燃性最好,燃烧长度17.6 mm,燃烧时间1.98 min,水平燃烧速率8.89 mm/min。粘土协同阻燃剂提高了环氧复合材料的阻燃性,同时由于粘土的加入,材料的拉伸强度明显提高。     

纳米SiO_2改性环氧树脂结构胶的性能研究

通过高速研磨制备的纳米SiO2改性环氧树脂结构胶综合性能优良。实验表明:当纳米SiO2掺混量为10%,环氧树脂的触变指数为5.8;当纳米SiO2掺混量分别为5%和3%时,钢-钢剪切强度和冲击强度分别为21.3 MPa和5.3 kJ/m2,分别提高23.8%和23.5%。SEM照片表明纳米SiO2对环氧树脂结构胶有明显的诱发银纹的能力,高速研磨的分散工艺简单,分散效果良好,这种分散方法在结构胶改性领域中有积极的工程推广和应用价值。     

环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

用原位插层聚合法制备环氧树脂 /粘土纳米复合材料。用X衍射 (XRD)、红外光谱 (FTIR)、示差扫描量热法 (DSC)、扫描电镜 (SEM)对有机化蒙脱土 (OMMT)和环氧树脂 /粘土纳米复合材料进行测试与表征。结果表明 ,与纯环氧树脂固化物相比 ,环氧树脂 /粘土纳米复合材料的力学、热学性能有较大的改善和提高     

环氧树脂/粘土纳米复合材料的研究

采用原位插层聚合法制备环氧树脂／粘土纳米复合材料，用X衍射（XRD），红外光谱（FTIR），差示扫描量热法（DSC），扫描电镜（SEM）对有机化蒙脱土（OMMT）和环氧树脂／粘土纳米复合材料进行测试与表征，结果表明，与纯环氧树脂固化物相比，环氧树脂／粘土纳米复合材料的力学，热学性能有较大的改善和提高。     

一种高性能环氧树脂复合材料的制备

在环氧树脂中添加纳米二氧化钛(TiO_2)和有机蒙脱土(OMMT)制备一种高性能环氧树脂复合材料。使用综合热分析仪、扫描电子显微镜等,分析环氧树脂复合材料的热稳定性、微观结构、力学性能等。结果显示制备复合材料中,有机蒙脱土的层状结构被完成分解,成为二维纳米单片,结合零维纳米二氧化钛,形成交错结构。在环氧树脂复合材料填料5份时,热分解温度提高15.3℃,玻璃化转变温度提高11.3℃,拉伸强度提高81.5%,拉伸模量提高154.8%,弯曲模量和强度分别提高21.1%、25.3%,缺口冲击强度提高65.6%。     

纳米蒙脱土插层聚合改性环氧树脂

以纳米蒙脱土为原料,采用插层聚合法制备了改性增韧环氧树脂.通过正交实验考查了混合时间、混合温度、蒙脱土类型、蒙脱土含量对改性环氧树脂断裂伸长率的影响.实验结果表明混合时间对改性环氧树脂的断裂伸长率影响最大,当混合时间为2h,混合温度为70℃,采用DK1类型的蒙脱土,添加量为2%时,制备的改性环氧树脂断裂伸长率为12.1...     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的性能及增韧机理

将有机蒙脱土添加到环氧树脂中,制备环氧树脂/纳米复合材料,考察复合材料的力学和热学性能,研究发现,5%的添加量可以使环氧树脂的冲击、断裂强度得到大幅度的提高,添加3%的有机蒙脱土,热变形温度提高了6.1℃.通过SEM和AFM,对环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料冲击断口进行微观研究,发现断口呈现出明显的韧性断裂.结合微观形貌,对有机蒙脱土增韧环氧树脂的各种机理进行探讨,认为符合基体剪切屈服增韧机理.     

Thermostable and flame retardant Mesua ferrea L. seed oil based non-halogenated epoxy resin/clay nanocomposites

Bio-based polymer nanocomposites have a unique niche of their own in the domain of green technology. A bio-based sulfone epoxy resin (BPSE) has been synthesized from the monoglyceride of Mesua ferrea L. seed oil, bis(4-hydroxyphenyl) sulfone, bisphenol-A and epichlorohydrin. The formation of resin was confirmed by the determination of viscosity, epoxy equivalent, etc. and the structure was elucidated from FTIR and ¹H NMR spectroscopies. This resin was used as the matrix for the preparation of epoxy/clay nanocomposites by ex situ technique using different doses of organo nano-clay (1, 2.5 and 5%, w/w). XRD, TEM, SEM, FTIR and rheological studies confirmed the formation of nanocomposites with partial exfoliated structure of the nano-clay. The study demonstrated that the tensile strength enhanced from 4 to 11.4 MPa, scratch hardness improved by two-fold, gloss value increased by 20 units, adhesive strength improved by two-fold and thermal stability improved by 19 °C on incorporation of 5 wt% of nano-clay with respect to the pristine polymer. The limiting oxygen index value and UL94 test indicated improvement of flame retardancy of the nanocomposites. The results exhibit the potentiality of these bio-based epoxy/clay nanocomposites for multifaceted advanced applications.     

纳米蒙脱土/环氧树脂胶粘剂最佳组分的优化选择

将有机化处理后的蒙脱土作为填料，通过插层复合的方法制备出纳米蒙脱土／环氧树脂胶粘剂，进行了拉伸强度、硬度及XRD测试，并与粉煤灰、未处理蒙脱土作填料的环氧胶粘剂进行了性能对比。，试验结果表明，当加入质量分数5％的有机蒙脱土时，环氧胶粘剂的剪切强度达到21．6MPa；X射线衍射结果表明，用该法制得的胶粘涂层内部蒙脱土片层已被剥离，属于纳米复合胶粘剂；通过对比力学性能及密度，加入有机蒙脱土的环氧树脂胶粘剂涂层综合性能要优于一般环氧树脂胶粘剂。     

环氧树脂/环氧液晶/蒙脱土纳米复合材料研究

采用液晶环氧预聚物(PHQEP)与有机蒙脱土(OMMT)共混改性环氧树脂制备三元共混体系的环氧基复合材料。用X射线衍射法(XRD)测试了有机化蒙脱土在被插层前后片层间距的变化,通过DSC、TGA及SEM等对PHQEP/OMMT增韧改性环氧树脂固化体系的力学性能,热性能及微观相态结构进行了研究。结果表明:当PHQEP质量分数为5%,添加1.5%的有机蒙脱土可以使环氧树脂的冲击强度达到最大值23.43 kJ/m2,比纯环氧树脂提高2倍左右,玻璃化转变温度及5%热分解温度比纯环氧树脂分别高出15℃和27℃。PHQEP与OMMT的加入使纳米复合材料的力学性能和热性能得到明显提高。     

纳米粘土改性酚醛树脂结合剂的制备及表征

通过原位插层聚合方法在苯酚与甲醛缩合反应过程中引入层状钠基硅酸盐粘土,得到1种纳米粘土改性酚醛树脂的结合剂。通过X-射线衍射、透射电子显微镜等手段表征了所制备的纳米粘土改性酚醛树脂结合剂中粘土片层的分散状态。采用这种结合剂所制得的无定形捣打料和铝碳砖的耐压强度以及抗弯刚度均得到较大提高。     

环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料的制备和性能

利用插层法制备了环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料。X射线衍射分析表明,改性使蒙脱土层间距变大,制备出的环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料剥离结构较好。性能测试表明,复合材料的力学性能和热性能均比纯环氧树脂有所提高:拉伸强度提高了70.8%,无缺口冲击强度提高了64.5%,热变形温度提高了17.7℃。     

有机蒙脱土改性环氧树脂胶粘剂的制备工艺优化设计

采用不同碳链的季铵盐阳离子作为插层剂与蒙脱土层间的无机阳离子(Ca2+)交换,制备出系列有机蒙脱土,用有机蒙脱土对环氧树脂进行改性,制备了纳米有机蒙脱土/环氧树脂结构胶,同时,用4因素3水平正交试验设计对关键配料参数进行了优化,并对结构胶的剪切强度和冲击强度进行了测试。研究表明,优化配制的纳米改性环氧树脂胶粘剂是一种高性能的结构胶粘剂,其钢-钢剪切强度可达29.2 MPa,冲击强度可达33.8 MPa,有效地改善了环氧树脂胶粘剂的粘接性能。     

Thermo mechanical behaviour of unsaturated polyester toughened epoxy–clay hybrid nanocomposites

The intercrosslinked networks of unsaturated polyester (UP) toughened epoxy–clay hybrid nanocomposites have been developed. Epoxy resin (DGEBA) was toughened with 5, 10 and 15% (by wt) of unsaturated polyester using benzoyl peroxide as radical initiator and 4,4′-diaminodiphenylmethane as a curing agent at appropriate conditions. The chemical reaction of unsaturated polyester with the epoxy resin was carried out thermally in presence of benzoyl peroxide-radical initiator and the resulting product was analyzed by FT-IR spectra. Epoxy and unsaturated polyester toughened epoxy systems were further modified with 1, 3 and 5% (by wt) of organophilic montmorillonite (MMT) clay. Clay filled hybrid UP-epoxy matrices, developed in the form of castings were characterized for their thermal and mechanical properties. Thermal behaviour of the matrices was characterized by differential scanning calorimetry (DSC), thermo gravimetric analysis (TGA) and dynamic mechanical analysis (DMA). Mechanical properties were studied as per ASTM standards. Data resulted from mechanical and thermal studies indicated that the introduction of unsaturated polyester into epoxy resin improved the thermal stability and impact strength to an appreciable extent. The impact strength of 3% clay filled epoxy system was increased by 19.2% compared to that of unmodified epoxy resin system. However, the introduction of both UP and organophilic MMT clay into epoxy resin enhanced the values of mechanical properties and thermal stability according to their percentage content. The impact strength of 3% clay filled 10% UP toughened epoxy system was increased by 26.3% compared to that of unmodified epoxy system. The intercalated nanocomposites exhibited higher dynamic modulus (from 3,072 to 3,820 MPa) than unmodified epoxy resin. From the X-ray diffraction (XRD) analysis, it was observed that the presence of d ₀₀₁ reflections of the organophilic MMT clay in the cured product indicated the development of intercalated clay structure which in turn confirmed the formation of intercalated nanocomposites. The homogeneous morphologies of the UP toughened epoxy and UP toughened epoxy–clay hybrid systems were ascertained from scanning electron microscope (SEM).     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络复合材料的防腐性能研究

采用原位插层聚合与聚合物互穿技术相结合,制备了有机蒙脱土改性的聚氨酯/环氧树脂(PU/EP)互穿网络复合材料。用正交实验研究了异氰酸酯基团与羟基物质的量的比(异氰酸酯指数,R值)、有机蒙脱土含量等对PU/EP复合材料粘结性能的影响,用电化学测试塔菲尔曲线,研究了有机蒙脱土改性PU/EP复合材料的防腐性能。结果表明,最佳合成工艺条件为:异氰酸酯指数为1.0,蒙脱土含量3%,在80℃下反应2 h,制得的PU/EP复合材料剥离剪切强度达10 MPa,最佳合成工艺制得涂层极化电阻为纯环氧树脂涂层的20倍。