论文部分内容阅读
本文将四种纳米填料(SiO2、TiO2、Cloisite10A和30B)引入长侧链取代液晶环氧树脂体系,制备了侧链液晶环氧树脂纳米复合材料。研究了不同纳米填料对侧链液晶环氧树脂固化动力学、相结构、热学性能、力学性能及形状记忆特性的影响。主要研究内容如下:
1.合成了不同侧链长度的侧链取代液晶环氧树脂单体,制备了侧链液晶环氧树脂纳米复合材料。
2.采用非等温DSC扫描方法研究了不同纳米填料对4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)固化侧链取代液晶环氧树脂的固化动力学的影响。结果表明,四种填料的加入对EP-6/DDM体系均有固化延迟作用,可以使EP-6/DDM体系的固化反应延迟。固化反应的活化能随着转化率的增加而变化,四种纳米填料对于EP-6/DDM体系的固化反应均有催化作用,使得固化反应的活化能均降低,且催化能力大小为:SiO2>TiO2>10A>30B。
3.采用POM对复合材料的相结构进行了分析。结果表明,纳米填料的加入并没有改变液晶相类型,但是会破坏向列相液晶纹影织构的形成和完整性。XRD测试结果表明,当30B的质量分数为1%时,形成了完全剥离型的纳米复合材料,大于3%时则剥离型和插层型共存。当粘土质量分数为3%时加了10A和30B粘土的环氧树脂均开始出现了插层型的结构,形成剥离型和插层型共存的纳米复合材料。
4.四种纳米填料的加入均使得体系的玻璃化转变温度降低。随着取代侧链长度的增加,玻璃化转变温度也随之下降。加入纳米填料之后,复合材料玻璃态的储能模量均有所降低,其中EP-6/DDM/SiO2降低得最少,而EP-6/DDM/TiO2降低得最多。在高弹态时,EP-6/DDM/SiO2的储能模量增加,其它三个体系则降低。SiO2的使体系的交联度增加,其它三种填料使体系的交联度降低。
5.液晶有序结构使支链液晶环氧树脂中出现两个玻璃化转变松弛,在较低温度区α对应于介晶基元间的相对滑动,在较高温度区间α对应于各向同性区域与液晶有序区域的整个网络松弛转变。填料的加入使得α’松弛变得弱,变得不明显。
6.纳米填料的加入体系的热稳定性略有降低,但影响不大。侧链长度增加,热稳定性降低。
7.二氧化硅的加入,使得EP-6/DDM的形变回复速率增加;其它三个体系则使得其形变回复速率降低。随着侧链长度的增加,热响应时间先变长,后变短。加入二氧化钛后,材料的形变固定率基本保持不变,其它三个体系略有降低。形变回复率除了30B体系略有降低之外,其它体系均有所增加,基本达到饱和回复。
8.二氧化钛的加入使得EP-6的热响应温度增加,二氧化硅、10A、30B的加入使得EP-6的热响应温度温度降低,其中二氧化硅降低的最多。
9.加入二氧化硅的体系在高弹态时比EP-6具有更好的力学性能;而加入10A后,体系高弹态的力学性能变差。