论文部分内容阅读
高分子基纳米复合材料是以高分子化合物为基体,分散相中至少有一维小于100nm的新型复合材料,它是当前材料领域研究的热点之一。本论文的研究工作是对纳米Si3N4粉体表面化学改性,并且制备Si3N4/PTFE纳米复合材料以及对复合材料的表面结构,机械性能和耐磨性能方面进行了研究。 1.针对聚四氟乙烯分散液体系,从分子设计的角度出发,选择甲基丙烯酸环氧丙酯(GMA)、甲基丙烯酸六氟丁酯(HFMA)、苯乙烯磺酸钠盐(SSS)为单体,通过自由基溶液聚合和优化反应条件,合成了三元共聚物大分子表面改性剂。采用FTIR、NMR、DSC、TGA等对所合成的三元共聚物的结构、性质进行了分析和表征。FTIR、NMR测试结果证实了SSS-HFMA-GMA三元共聚物的结构;DSC显示合成的大分子只有一个Tg,在0℃左右,表明它是无规共聚物,柔性适中;TGA显示三元共聚物主要热分解区间在280～490℃,热稳定性良好。 2.SSS-HFMA-GMA大分子表面改性剂用于纳米氮化硅陶瓷粉体的表面改性。FTIR、TGA、XPS分析表明大分子改性剂对纳米Si3N4粉体表面进行了化学修饰;纳米粒度测定仪测定结果表明,用合成的大分子表面改性剂处理纳米Si3N4粉体后,粒径明显减小,大分子改性剂处理纳米Si3N4粉体最佳用量是7％,粒径从156.9nm减小到62.8nm。TEM观测表明大分子表面改性剂用量为7％时,纳米Si3N4在水中分散均匀,明显阻止了纳米颗粒的团聚。 3.选择小分子的偶联剂KH550(γ-氨丙基三乙氧基硅烷)对纳米Si3N4粉体进行表面处理,通过FTIR、TGA、TEM对改性后的粉体进行了表征,并与用大分子改性的粉体进行了比较,结果表明,大分子改性后的纳米Si3N4粉体具有更好的分散性能。 4.应用大分子表面改性剂改性后的Si3N4与PTFE进行共混,制备Si3N4/PTFE纳米复合材料,对复合材料的结构进行了分析和表征;且当纳米粉体加入量为1.5份时,在一定程度上提高了PTFE的机械性能,改善了聚四氟乙烯涂层耐磨性能。