论文部分内容阅读
为适应高分子复合材料高性能化、多功能化和环保性的要求,本文用碱催化法制备了联苯二酚、邻甲苯酚和苯酚甲醛树脂,合成了生物基没食子酸环氧树脂和邻甲酚醛环氧树脂,以上述基体制备了（联苯二酚酚醛/E-44环氧、联苯二酚酚醛/没食子酸环氧、邻甲酚醛/邻甲酚醛环氧、苯酚醛/邻甲酚醛环氧）玻璃纤维增强复合材料。在此基础上,通过加入不同含量的硅烷偶联剂KH-560、环氧基笼型倍半硅氧烷、氧化石墨烯、多壁碳纳米管对复合材料进行了改性研究。主要研究内容包括:（1）合成了联苯二酚甲醛树脂（BPFR）用于固化双酚A型E-44环氧树脂,制备了玻璃钢复合材料。研究了硅烷偶联剂KH-560对复合材料的玻璃化转变温度Tg和热性能的影响,同时对复合材料的力学、电学及热降解性能进行了表征。结果表明,KH-560可以有效改善基体树脂与纤维的界面粘接强度,当BPFR/ER质量比为3:7,加入5～7%KH-560后材料的冲击强度为61.35～78.59 kJ/m2,拉伸强度为150.37～162.54 MPa,比空白样提高～30%;材料的介电常数和介电损耗分别在7.21～9.58和0.008～0.011之间。（2）水解缩合硅烷偶联剂KH-560合成了γ-缩水甘油醚氧丙基笼型倍半硅氧烷（G-POSS）,制备了BPFR/ER/G-POSS玻璃纤维复合材料,研究了G-POSS对复合材料Tg和热性能的影响,同时对复合材料的力学、电学及热降解性能进行了表征。结果表明,加入G-POSS提高了复合材料的Tg,当G-POSS含量为5 wt%时,材料的拉伸强度达249.87 MPa,冲击强度为63.83 kJ/m2,均提高了30%以上。当G-POSS的含量为7 wt%时,材料的玻璃化温度比空白样提高了9.67℃,起始降解温度提高了～29℃。材料的电性能也得到改善,其介电常数在7.69～10.10之间,介电损耗在0.004～0.012之间。（3）以没食子酸与环氧氯丙烷反应合成了一种生物基没食子酸环氧树脂（GA-ER）,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）,以BPFR固化GA-ER,GO作为改性材料,制备了BPFR/GA-ER/GO玻璃纤维复合材料。研究了GO用量对复合材料的动态力学性能、热性能、力学性能和电性能的影响。结果表明,复合材料的Tg随着GO用量的增加而升高。当BPFR和GA-ER的配比为4:6,GO的用量为2.0 wt%时,材料的Tg为182.35℃,提高了20.73℃,起始降解温度提高了56.65℃。当GO量为1.0～1.2 wt%时,材料的拉伸强度为217.23 MPa,冲击强度为69.56 kJ/m2,较空白样分别提高了60.97MPa和32.08 kJ/m2。（4）合成了邻甲酚醛树脂（o-CFR）和邻甲酚醛环氧树脂（o-CFER）,研究了GO对o-CFR/o-CFER/GO玻璃钢复合材料物理力学性能的影响。结果表明,GO可以改善材料的力学性能、耐热性能和电绝缘性能。当o-CFR与o-CFER质量比为4:6,材料中加入1.2 wt%的GO,复合材料的起始分解温度Tid提高了～91℃,拉伸强度和冲击强度分别提高了102%和86%。加入2.0 wt%时,Tg可提高19℃。（5）合成了苯酚甲醛树脂（PFR）,制备了PFR/o-CFER玻璃纤维复合材料。以碳纳米管（CNTs）对复合材料改性。研究了CNTs对复合材料玻璃化转变温度Tg和热性能的影响,对复合材料的力学、电学及热降解性能进行了表征。结果表明,CNTs能有效改善材料的力学和耐热性能,当PFR和o-CFER的配比为4:6,CNTs的用量为0.6 wt%时,材料的拉伸强度为308.52 MPa,冲击强度为69.26 kJ/m2,较空样分别提高了23%和28%;材料的起始降解温度Tid可提高～33℃,热残留率从10.77 wt%增加到33.19 wt%。