纳米二氧化硅%2f不饱和聚酯复合材料制备及性能的研究

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1、桂林理工大学硕士学位论文中文摘要纳米二氧化硅，不饱和聚酯(UP)复合材料是～种性能优异、具有广泛应用前景的新型复合材料。本文采朋原位聚合的方法，以不同种类纳米二氧化硅作为不饱和聚酯树脂的增强组分，制备Si02／UP原位聚合树脂：通过共混—模压成型制备了Si02／UP原位复合材料和Si02／UP共混复合材料。借助红外光谱(FTIR)、热重分析(TGA)、差热分析(DSC)、动态热机械分析、线性热膨胀分析(DIL)、耐磨性能测试、流变性能分析和扫描电子显微镜(SEM)等手段，研究了Si02种类、表面处理和Si02片』量对Si02／UP复合材料的宏观力学性能、热性能、动态

2、力学性能、耐磨性能、吸水性能、电性能、微观结构及应心jJ：艺性的影响。经过研究得出以下结论：(1)以正硅酸乙酯或硅溶胶或纳米二氧化硅粉体、乙二醇、对苯二甲酸和富马酸为原料按两步法合成Si02／UP原位聚合树脂。IR、粒径分析和TG表征结果证实在三种原位聚合树脂中都存在砗氧键(Si．O键)；原位聚合树脂的热性能得到提高，其中纳米Si02粉体／UP原位聚合树脂比纯UP树脂提高了47℃。(2)研究三种Si02／UP原位复合材料发现，纳米Si02粉体／UP原位复合材料的弯曲强度为95．25Mpa，冲击强度达5，63kJ／m2，弯曲模量为10．59Gpa，维氏硬度50．59(

3、HV)。磨损体积仅有23×103mm3；止砗酸乙酯／UP原何复合材料的弯曲强度比纯UP材料高10．54％，在低温区(5012---100"(3)刚性最好，Q松弛对应温度(L)最高为140℃，吸水率仅为0．54960，电性能晟好且热膨胀系数跟纯UP材料的相近。(3)用KH570对纳米Si02进行处理，研究发现未改性Si02／UP共混复合材料的改性效果较好，说明KH570中双键未能有效的与UP基体树脂的不饱和键结合，反而降低了复合材料性能。(4)未改性Si02含量对Si02／UP共混复合材料性能的影响表明。当添加2．5wt％纳米Si02时，复合材料的界面结合较好，性能得

4、到提高：冲击强度和弯曲强度达N5．11kJ／m2／(1177．00Mpa。分别比纯uP材料提高了28．39％拳18．42％：磨损质量和磨损体积分别比纯UP材料降低了77．60％希177．73％；玻璃化转变温度(T。)比纯UP材料高16℃：吸水率仅为0．092％0。(5)Si02／UP共混复合材料的流变表现为剪切变稀，塑化较慢，比较适合予模塑加+I：一l：艺。(6)Si02几JP共混复合材料的冲击断面和摩擦磨损面形貌SEM分析表明，纯UP材料冲击试样断裂在同一方向发生断裂，玻璃纤维从基体拔出表面光滑，与基体树脂间粘结性差；采用共混填充纳米Si02后的复合材料断面形貌复

5、杂，从多方向无规断裂，拔出的纤维表面枯附了较多的树脂．玻璃纤维和基体间存在强的界面粘结，起到了阻碍裂纹扩展的作用，从而复合材料的力学性能得到提高。复合材料的磨损机制随着纳米Si02量的增加，磨粒磨损作用渐弱，黏着磨损作崩渐强。仍和纯UP树胎材料的磨损机制一致，呈现磨粒磨损和黏着磨损两种磨损共同作用的特征。关键词：纳米二氧化硅；不饱和聚酯：复合材料：性能；微观形貌桂林理工大学硕士学位论文ABSTRACTThenanosilicondioxide／unsaturatedpolymercompositeshaveoutstandingperformances，indica

6、tinganewandwidespreadprospectforapplication，Inthisarticle，threekindsofunsaturatedpolyester(UP)resinscontainingsilicaweresynthesizedbyin—situpolymerization，withadditionofethylsilicate，hydrolyticsiliconsolandnano-silicapower,respectively．ThenthetraditionalblendingwastakentopraparedSi02AJ

7、Pin—situcompositesandSi02／UPhybridcomposites．Atlast，kindsoftheperformancesandtheapplicationtechnologyofthecompositematerialswereinvestigatedbyfouriertransformationinfraredspectrum(FTIR)，thermogravimetryanalyzer(TGA)，differentialthermalanalysismeter(DSC)，staticmechanicalmethodsanddyna