新环氧树脂纳米复合材料的合成及结构研究.pdf

维普资讯 23卷 8期 结 构 化 学 (JIEGOUHUAXUE) VO1．23． No．8 2Oo4．8 Chinese J． Struct． Chem． 957～96l 新环氧树脂纳米复合材料的合成和结构研究① 聂国朝 吴艳华 解孝林 。② (武汉大学，化学与分子科学学院，湖北，武汉430072) (襄樊职业技术学院，湖北，襄樊 441021) 。(华中科技大学化学系，武汉 430074) 以具有层状硅酸盐结构的累托石(REC)为主体，以烷基季铵盐为改性剂合成了有机累托 石(OREC)，以有机累托石和环氧树脂复合，制备出纳米复合材料。累托石含量在0．8wt．％ 时，纳米复合材料具有最佳力学和热学性能，冲击强度增加到65．6kJ．m-。，断裂伸长率从 4．7％增加到20．2％，玻璃化转变温度提高到 197．9oc。用x一小角衍射法、透射 电镜和红 外吸收光谱研究了材料的微观结构，XRD 衍射图显示，未经处理REC 的层间距 d0oJ=2． 2nm，经有机改性后，累托石片层间距扩大到2．8nm，与环氧树脂复合后，其层间距扩大 到4．2nm 左右，Fr一 图显示，有机累托石 中出现十六胺的特征吸收峰，TEM照片显示 该复合材料是一种纳米复合材料。 关键词：纳米复合材料，环氧树脂，累托石，插层与剥离 环氧树脂是一类多品种通用产品。广泛应 云母层 (Na，Ca，K)2(Ah)[Si6A12]sO2o(OH)4 用于涂料 、塑料工业和电气 、封装、胶粘剂及 蒙脱石层 (Eo．66)(A1M [SiAI]802o(OH)4，lH2O 复合材料等方面。但其韧性差 、耐热性不足仍 (湖北钟祥)。 是当今环氧树脂改性的重要目标和热门研究课 累托石层间的阳离子可被其它无机或有机 题 。近年来人们尝试用层状硅酸盐特别是蒙脱 阳离子置换，当被有机阳离子置换后得到有机累 石对环氧树脂进行改性[1】，也有的研究了有机 托石(OREC)。本文用有机铵盐作插层剂使得累托 沸石／环氧树脂纳米复合材料[4】。为了研究复合 石层间距扩大为2．8nm左右 。然后用这种有机累 材料机理以及找到最佳固化工艺人们对不同的 托石和环氧树脂复合得到性能优异的插层 、剥离 环氧树脂、固化剂 、助剂、固化条件进行了深 混合型纳米复合材料，为了确定性能最佳时所对 入探讨5【嵋】。累托石(REC)是晶体结构特殊的铝 应累托石的含量范围，本文制备了累托石含量为 硅酸盐矿物，1981年国际矿物学会新矿物和矿 0．5—10Wt．％的材料。并用x射线衍射 、透射电镜 物命名委员会将其定义为 “由二八面体云母和 和红外吸收光谱研究了它的微结构 。 二八面体蒙脱石组成的l：l规则间层矿物”们【。 它由云母单元层和蒙脱石单元层在特殊自然条 1 实验方法 件下有规则地交替堆积而成，其结构示意见图 1。 1．1累托石的有机化 参考献方法[10…，用所需量的REC(纯度大于 90％，湖北钟祥杨榨累托石矿)放入适量的蒸馏水 中，高速搅拌，使REC 充分分散，将分散后的REC 蔫 倒入2000mL三口瓶，搅拌升温至40-~50。C，滴