有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究

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1、硕士学位论文有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究及的作者姓名邓勇宏学科专业材料加工工程指导教师何慧教授所在学院材料科学与工程学院论文提交日期2018年4月StudyonsiliconemodifiedepoxyresinanditsnanocompositeADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate:DengYonghongSupervisor:Prof.HeHuiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,China分

2、类号:TQ学校代号:10561学号:201520115643华南理工大学硕士学位论文有机硅改性环氧树脂及其纳米复合的研究作者姓名：邓勇宏指导教师姓名、职称：何慧教授申请学位级别：工学硕士学科专业名称：材料加工工程研究方向：高分子材料改性及成型加工论文提交日期：2018年4月22日论文答辩日期：2018年5月29日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：刘芳教授委员：何慧教授、王小萍副教授、朱立新副研究员、陈勇军高级工程师摘要环氧树脂（Epoxyresin）作为一种综合性能优良的热固性树脂，具

3、有良好的耐腐蚀性能、粘接性能、电气性能及尺寸稳定性等，被广泛应用于层压材料、胶粘剂、电子封装材料及涂料等多个领域。通用环氧树脂存在韧性差、耐热性能不好等缺点，使其越来越难以满足高标准、特殊的应用要求。因此，对环氧树脂进行高性能化改性，制备力学性能、耐热性能更佳的环氧树脂具有重要的理论意义和实用价值。基于此，本论文选用常用的双酚A型环氧树脂为基体，对其进行了有机硅改性，并在此基础上采用有机和无机的纳米填料对其进行进一步改性，系统地研究了改性环氧树脂的力学性能、热性能、耐老化性能及微观形貌等。首先，选用甲基乙烯基二甲氧基硅

4、氧烷（VMDMS）和二苯基硅二醇（DHDPS）为改性剂，成功地合成了两种新型的有机硅改性环氧树脂，并研究了有机硅改性对环氧树脂各项性能的影响。结果表明，VMDMS改性能显著地提高环氧树脂的力学性能。冲击强度、弯曲强度分别提高了51.2%和31.9%。此外，改性材料的玻璃化转变温度提高了16.2℃，耐热性能也得到了提高，T10%、T50%、Tmax分别比纯环氧树脂提高了2.8℃、21.6℃、2.4℃，800℃时的残留质量也从13.4%提高到21.9%。与此同时，环氧树脂的耐紫外老化能力也得到了明显提高。在此基础上加入DH

5、DPS进行改性，能够显著地提高改性环氧树脂的各项力学性能，但DHDPS的加入会降低环氧树脂的耐热性能，材料的玻璃化温度及起始分解温度均出现了一定的下降。另外，VMDMS和DHDPS的引入均会使环氧树脂的吸水率出现上升。选用两种硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行表面改性，并将处理后的纳米二氧化硅用于有机硅环氧树脂的填充改性，研究了不同用量及改性温度对材料性能的影响。结果表明，硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷（KH550）和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷（KH560）改性后的纳米二氧化硅的分散性得到了明显改善。经过KH550表

6、面处理的纳米二氧化硅具有更小的粒径和更大的比表面积；纳米二氧化硅在150℃下对环氧树脂的改性效果优于90℃下的改性效果；采用3份改性纳米二氧化硅得到的环氧树脂的力学性能、耐热性能、耐紫外老化性能均有所提高。同时，纳米二氧化硅的加入大大降低了环氧树脂的吸水率。采用硫酸水解法从微晶纤维素中制备了纳米微晶纤维素（CNC），并在此基础上采I用正硅酸乙酯原位水解缩合技术，在纳米纤维素表面生成纳米二氧化硅，制备了新型的纳米纤维素杂化体，对纳米纤维素及其杂化体进行表征并将其用于改性有机硅环氧树脂。结果表明，酸水解法制备所得的CNC为

7、I型结构的纤维素，结晶度为70.7%，耐热性能较差。在经过二氧化硅杂化后，纤维素的热稳定性得到了明显提高；另外，纳米纤维素杂化体的加入能明显提高环氧树脂的拉伸性能和弯曲性能。关键词：环氧树脂；有机硅；纳米复合；杂化体IIAbstractAsakindofthermosettingresinwithexcellentoverallperformance,epoxyresinsarewidelyusedinlaminates,adhesives,electronicpackagingmaterials，coatingsan

8、dotherfieldsforitsgoodcorrosionresistance,adhesiveproperties,electricalpropertiesanddimensionalstability.Withthedevelopmentofrelatedapplicationindustrytechnologies,th