论文部分内容阅读
介孔分子筛因其具有的特性,如大的比表面积、独特的孔道结构且孔道尺寸可调,使其在催化、吸附及分离等领域具有潜在的应用前景。同时,介孔分子筛也可作为聚合物优异的增强材料。本文以PDCPD(聚双环戊二烯)高性能化为目的,采用多种方法制备了PDCPD/介孔分子筛纳米复合材料,系统研究了其性能及相应机理。采用水热合成法制备了SBA-15介孔分子筛,探讨了SBA-15与DCPD(双环戊二烯)原位聚合的最佳反应条件。利用实验室自制反应注射成型装置,采用:Method 1:SBA-15与DCPD原位聚合;Method 2:改性SBA-15与DCPD原位聚合;Method 3:SBA-15负载催化剂后与DCPD原位聚合;Method 4:改性SBA-15负载催化剂后与DCPD原位聚合的方法制备了四种PDCPD/SBA-15复合材料。通过XRD、TG、交联度测定对Method 1~Method 4四种PDCPD/SBA-15复合材料进行了表征及测试。结果表明,对于Method 1、Method 2方法制备的材料,介孔分子筛只起到一个填充作用,PDCPD高分子链难以进入SBA-15孔道,材料的交联度较纯PDCPD有所降低;而对于Method 3、Method 4方法制备的材料,PDCPD高分子链可在SBA-15介孔孔道内部生成,并与孔道外高分子链进行交联缠结,形成无机—有机网状链缠结结构,有效地提高了材料的交联度,Method 3、Method 4两种材料中Method 3材料的交联度更高,这是因为Method 4材料的SBA-15复合前经偶联剂处理,偶联剂分子进入介孔孔道占据一定孔道空间,孔内单体数量减少,导致生成的PDCPD聚合物链减少,交联度降低。分析对比了Method 1~Method 4四种PDCPD/SBA-15复合材料及纯PDCPD聚合物的力学性能。结果表明,Method 3、Method 4两种方法制备的材料拉伸性能、弯曲性能、邵氏硬度均有较大提高,断裂伸长率略有降低,材料总体力学性能提升,其中Method 3材料提升效果更明显。其增强机理是因为SBA-15负载催化剂之后与PDCPD形成独特的有机—无机交联复合结构,提高了材料的交联密度,增强了两相的界面相互作用,有效地增强了材料的力学性能;而Method 3材料由于SBA-15拥有更大的孔道尺寸使更多的分子链进入孔道,因此增强效果更明显。另外分析对比了Method 1~Method 4四种PDCPD/SBA-15复合材料及纯PDCPD聚合物的阻燃性能。结果表明,与纯PDCPD相比,Method 3、Method 4两种方法制备的材料燃烧速率下降,固体残余量增大,生烟密度减小,成炭更明显,材料阻燃性能得到显著提升,其中Method 3材料阻燃性能提升效果更明显。其阻燃机理是由于SBA-15负载催化剂之后,其纳米级孔道能有效地限制孔内聚合物链的自由热运动,同时其介孔孔壁具有极好的耐热性和绝热性,能延缓孔内的热分解及分解产物的释放;而Method 3材料由于SBA-15孔径更大,孔内受限的聚合物链更多,因此阻燃效果更强。