改性纳米sio增容环氧树脂加成型pdms互穿网络体系研究

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1、本科生科技论坛改性纳米SiO2增容环氧树脂/加成型PDMS互穿网络体系研究ResearchofDGEBA/PDMSIPNByModifiedSilica内容摘要本项目采用构建聚合物互穿网络的方法增韧环氧树脂，以PDMS（端乙烯基硅橡胶）作为第二网络组分，拟采用二步法的工艺，即先形成PDMS的预交联网络，再借助共溶剂将该网络与环氧树脂混合，在PDMS于DGEBA互穿的过程中，加入改性纳米二氧化硅(SiO2),加入的SiO2表面上的活性环氧基团能参与DGEBA的固化反应，并且SiO2表面的羟基还与PDMS形成氢键作用，在

2、PDMS与DGEBA之间形成“桥梁”结构，有效的抑制了两组分在凝胶固化前的相分离，随着PDMS与SiO2所占比例的增加，材料的断裂伸长率先增大，达到一个最大值，比例过大呈现下降趋势。材料的冲击强度随PDMS的含量增加而增加。关键词：互穿聚合物网络聚二甲基硅氧烷环氧树脂二氧化硅AbstractThisprojectadoptsthemethodofconstructionofinterpenetratingpolymernetworktougheningepoxyresin,,polydimethylsiloxane（

3、PDMS）firstprecrosslinkingreaction,thePDMShasacertaindegreeofcrosslinking,andthenbythecosolventmethodforthePDMSandDGEBAcross-linkedgoodinterpenetrating,formationofinterpenetratingpolymernetwork.IntheprocessofPDMStoDGEBAinterpenetrating,addthemodifiednanoSiO2(sil

4、ica),curingreactionofadditionofsilicaonthesurfaceoftheactiveepoxygroupscanparticipateinDGEBA,andthesilicasurfacehydroxylformedhydrogenbondingandPDMS,forminga"bridge"betweenPDMSandDGEBA,effectivelyinhibitedtwogroupsinthecuringofphaseseparation.WiththeincreaseofP

5、DMSandtheratioofsilica,theelongationatbreakincreasesfirst,reachesa14本科生科技论坛maximum,thelargeproportiondecreased.TheimpactstrengthofthecompositeincreasedwithincreasingPDMScontent.KeyWords：interpenetratingpolymernetwork；polydimethylsiloxane；Epoxyresin；silica改性纳米Si

6、O2增容环氧树脂/加成型PDMS互穿网络体系研究ResearchofDGEBA/PDMSIPNByModifiedSilica环氧树脂具有许多优异性能，是应用最为广泛的热固性树脂之一。但其韧性较差，很大程度上限制了在一些高技术领域的应用，因此关于环氧树脂的增韧研究一直以来都是传统高分子材料研究的热点。目前，针对环氧树脂增韧的方法主要有两种：1、橡胶增韧，2、刚性粒子增韧。前者通过物理共混或化学接枝的方法将橡胶引入到环氧树脂基体中，利用橡胶来大量吸收冲击能并以此来达到增韧环氧树脂的目的，该法能较好地解决环氧树脂韧性问题

7、，但却以大幅牺牲材料强度为代价，而刚性粒子虽然能够增强环氧树脂，但因为纳米尺度的刚性粒子表面能大，极容易团聚，难以在树脂基体中形成有效分散，从而导致增韧的效果不够理想。本项目采用构建聚合物互穿网络的方法增韧环氧树脂，以韧性和耐热性俱佳的加成型PDMS（端乙烯基硅橡胶）作为第二网络组分，拟采用二步法的工艺，即先形成PDMS的预交联网络，再借助共溶剂将该网络与环氧树脂混合，最后加热固化形成环氧树脂/加成型PDMS互穿网络体系，完成材料制备，工艺示意如图1所示：14本科生科技论坛PDMS、Pt催化剂含氢硅油PDMS预交联网

8、络EP酸酐固化剂改性气相法二氧化硅EP/PDMSIPN图1采用该法的明显优势在于，在加入环氧树脂之前，PDMS已经形成预交联网络，一定程度上遏制了二者因为互不相容而产生的相分离现象。项目拟选取气相法纳米SiO2来改性该互穿网络体系，一方面SiO2为硅橡胶的传统补强剂，能够有效提高硅橡胶的力学强度，再者其作为一类刚性纳米粒子，亦具有增强增韧环氧树