反应型有机修饰剂对环氧树脂/粘土纳米复合材料热/机械性能的影响

发布时间：2020-12-30 18:26

　　使带有环氧基团的三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）分别与溴代正丁烷（BB）、2-溴乙醇（BE）反应,合成了反应型粘土有机修饰剂溴化（正定烷基）双环氧基（4-环氧醚基）铵（TGPAPB）和溴化（2-羟乙基）双环氧基（4-环氧醚基）铵（TGPAPE）。用这两种修饰剂改性粘土,分别制备出具有相同反应官能团但与环氧树脂的相容性略有不同的两种有机化粘土（B-Clay和E-Clay）。再用"粘土淤浆复合法"制备出两种环氧树脂/粘土纳米复合材料,研究了两种反应型有机修饰剂对纳米复合材料的结构和性能的影响。结果表明:带有羟基的E-Clay以高度无规剥离形式均匀分布在环氧树脂基体中;而B-Clay则形成了无规剥离/插层混合结构。两种粘土均参与固化反应在环氧树脂基体和粘土片层间产生了较强的界面作用力,从而显著提高了纳米复合材料的拉伸强度。粘土质量分数为3%的两种纳米复合材料,其拉伸强度分别达到32.4 MPa（E-Clay）和28.0 MPa（B-Clay）,比对应的纯环氧树脂聚合物分别提高了76.47%和52.51%。同时,这两种纳米复合材料的玻璃化转变温度（Tg）也略有提高。 

【文章来源】：材料研究学报. 2020年03期 北大核心

【文章页数】：8 页

【部分图文】：

有机修饰剂的合成路线

为了佐证合成的反应型粘土能够参与固化反应从而在粘土片层与环氧树脂基体之间构建化学键，将E-Clay与固化剂D230在80℃下反应2 h，然后将产物(E-Clay/D230)用滤纸包裹后置于索氏萃取器中，用蒸馏水萃取48 h除去未反应的D230。将反应产物彻底干燥后进行TGA测试，并测定经真空干燥过的原始粘土和E-Clay的TGA曲线以作参比。将3种物质的TGA曲线汇集于图3。可以看出，原始粘土虽然经过干燥但其表面及层间仍吸附一定量的水分。当温度从室温逐渐提高到800℃时，表面及层间的水全部蒸发。另外，在700～800℃发生脱羟基作用，使原始粘土的总失重率达14.4%。随着温度的升高E-Clay的热失重率增大，温度升至800℃时其最大失重率恒定为26.27%，这显然是水分脱出和有机修饰剂TGPAPE热分解所致。而其与固化剂D230反应产物的最大热失重达39%，表明该反应产物含有比E-clay更多的有机物，说明E-Clay与固化剂D230分子发生反应生成了接枝产物(E-Clay-gD230)。这一结果也表明，本文合成的反应型粘土(E-Clay)具有反应活性，能参与固化反应在环氧树脂与粘土片层间生成化学键。对B-Clay进行了同样的测定，结果与E-Clay的类似。图3 原始粘土、E-Clay及E-Clay-g-D230的热失重曲线

原始粘土、E-Clay及E-Clay-g-D230的热失重曲线


本文编号：2948094