POSS改性环氧树脂制备及性能研究开题报告

《POSS改性环氧树脂制备及性能研究开题报告》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、开题报告POSS改性环氧树脂制备及性能研究一、选题的背景、意义工程塑料工业对聚合物提出了各式各样的要求，例如易加工、耐高温、韧性好、硬度高，价格低廉，但与金属材料相比，聚合物普遍存在强度低，耐温性差等问题。一般来说，解决此问题的途径有二[1]：一是合成新的聚合物，二是运用改性技术获得具有特殊性能的材料。目前合成的上千种聚合物材料中仅百余种具有工业价值，继续合成新的聚合物并不现实。最近几十年来，人们普遍关注利用改性技术提高现有聚合物的性能，拓展其应用领域。通常的改性方法有化学方法和物理方法。通过改性大大提高了聚合物的综合性能。以聚丙烯(PP)为例[2]，其相对密度小、加工性优良、屈服强度、拉伸强

2、度和弹性模量均较高、电绝缘性良好、耐应力龟裂及耐化学药品性较佳等，制品无毒无味。光泽性好，被广泛用于汽车、电器及家具、包装等各个领域。但PP成型收缩率大、脆性高、缺口冲击强度低等弱点大大限制了其进一步推广应用。为此，国内外对PP的增强增韧改性进行了广泛而深入的研究[3]。尽管增强增韧改性有效地改善了PP的脆性，但总的来说，PP的综合性能并没有质的提高。对于其他聚合物来说情况也大体如此。为此，探索新的改性方法成为目前新一代聚合物材料的研究热点[4]。环氧树脂由于具有优异的粘结性、物理机械性能、电气绝缘性能及固化收缩率低等性能而被广泛应用于机械、电子电气、半导体封装等领域[5]。近年来随着电子产品

3、向着小型化、多功能化方向的发展，对为其配套的环氧树脂材料的耐热性及阻燃性能提出了更高的要求[6]，笼型倍半硅氧烷(POSS)改性环氧树脂的研究得到广泛关注。有机无机纳米杂化材料(POSS)是近年发展起来的一种新型复合材料，它兼具有无机材料的耐热、耐氧化和良好的力学性能，以及有机材料的柔韧性、良好的加工性能等优点[7]。倍半硅氧烷的分子结构由Si-O-Si形成的主链及有机基团形成的侧链组成，三维结构大小在1-3nm范围内，是一种真正分子水平上的有机无机纳米杂化材料[8,9]。倍半硅氧烷的这种结构使其具有耐高低温、难燃、电气绝缘性能好等优点。用倍半硅氧烷改性高分子材料不仅保持了高分子材料原有的优点

4、，而且可以使高分子材料的耐热性能、阻燃性能、机械性能和耐压性能等性能提高。纳米粒子能增韧增强EP和提高耐磨性、耐热性。但是纳米粒子容易发生团聚，成为影响复合材料性能的关键。因此，如何解决纳米粒子的团聚问题。纳米粒子的粒径大小、几何形状等形态参数和添加量对纳米复合材料性能的影响程度，以及纳米复合材料的相界面结构和增韧增强机理都是亟待解决和完善的研究热点。有机无机材料POSS正能解决次问题，由于POSS具有特殊的纳米级笼形结构及与聚合物良好的结合性和相容性，采用POSS改性传统聚合物所制备的有机-无机纳米杂化材料不仅具有有机材料优良的加工性、韧性与低成本，同时还保留无机材料优异的耐热、耐氧化与力学

5、性能。因此，POSS改性传统聚合物能使其性能产生质的飞跃，必将对航空航天领域和塑料工业及其相关领域产生重要影响。二、相关研究的最新成果及动态2.1改性环氧树脂的研究环氧树脂(EP)是一种常用的热固性树脂，具有优异的力学性能、耐磨性、电绝缘性和化学稳定性。而且具有收缩率低、易加工成型和成本低等优点，在涂料、粘合剂、复合材料及灌封器件等方面有着广泛应用。但固化后的EP存在内应力大、质脆和耐湿热性差等缺点。因而限制了其应用。环氧树脂的改性方法很多，目前国内外的研究主要集中于如何获得具有更高性能的环氧树脂材料，以满足特殊场合的要求，使其得到更广泛的应用。目前，环氧树脂改性的研究包括改变固化剂、加入共聚

6、物增韧、利用粒子或纤维增强等方法[10]，改性的效果并没有质的变化[11]。人们一直在寻求新的、更有效的改性方法。因此，在90年代末期，POSS一经商品化，人们[12-14]首先就考虑利用POSS对环氧树脂进行改性，期望凭借POSS的特性在不影响其加工性的前提下，大幅提高环氧的综合性能。2.1.1POSS改性环氧树脂历史进展1946年Scott[15]首次合成分离得到齐聚倍半硅氧烷(POSS)以来，倍半硅氧烷化学的发展已经历了半个多世纪。近年来POSS作为改性剂或者是共聚单体用于改性高分子材料、制备纳米复合材料引起了人们的广泛关注。ZHANGZeng-ping等[16]研究了POSS结构对环氧

7、树脂热性能的影响。LiborMatjka[17]研究了用POSS改性环氧树脂后的结构和形态。NIYong等[18]从纳米结构层面研究了热固性树脂/两亲性有机无机复合体系。IvanJerman[19]研究了功能性POSS涂层的结构和防腐蚀性，发现POSS用在涂料中可以大大改善涂料的性能；用POSS改性的环氧树脂耐热性好。介电性好，且无卤阻燃，降低环氧树脂的交联密度，提高其韧性。改性原理认为是由于PO