仿生物矿化的二氧化硅基复合材料的制备与性能研究

发布时间：2021-02-19 14:48

　　无机相增强的高分子是一种重要的杂化复合材料,其制备通常需要通过有机相和无机相的分别合成以及两相的共混等步骤来实现。生物矿化是生物体通过生物大分子的调控在温和条件下生成无机矿物的过程。受该现象启发,本文以溶胶-凝胶过程模拟生物矿化过程,设计制备了仿生物矿化的二氧化硅增强聚亚胺复合材料,并研究了材料的热性能、机械性能和再成型性能;在另一部分工作中,设计制备了仿生物矿化的二氧化硅-聚1,6-己二醇二丙烯酸酯复合材料,并验证了该材料两步固化的可行性。在第一部分工作中,我们模仿生物矿化设计制备了一种仿生物矿化的二氧化硅增强聚亚胺（ABSE-Pi）复合材料。我们以脂肪族的戊二醛（GA）和二乙烯三胺（DETA）作为聚亚胺的单体,通过缩合反应形成复合材料中的有机相链段;以氨基修饰的硅氧烷（3-氨丙基三甲氧基硅烷,APTMS）作为二氧化硅前体和复合材料的交联剂。复合材料的有机结构通过胺、醛基团之间的席夫碱反应快速形成;无机相通过硅氧烷的水解、硅羟基缩合在有机相的基体内原位生成。通过傅立叶变换红外光谱、X射线衍射和能量色散X射线谱的分析确定了复合材料的化学结构和二氧化硅相的生成。同时,研究证明APTMS的... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

取向性力敏材料的微观结构[1]

吉林大学硕士学位论文2优异的导热及电绝缘性能，是当今热传导领域的研究热点[2]。根据材料的导热机理不同，可以将聚合物分为结晶聚合物和非晶态聚合物，如图1.2所示。同时，聚合物复合材料还有导电性能，在生物医学领域也有着广泛的应用[3]，如生物传感器、药物载体，组织工程以及牙科学等。能应用在如此广泛的领域中也说明了聚合物的多重优良特性及其优异的加工适应性。不同的加工方式可能会造就不同的应用领域。图1.2聚合物导热机理[2]另外，填充作为一种常见的复合材料加工方式，可以添加单一金属、非金属氮化物、碳化硅等陶瓷类填料以及石墨烯等碳基填料[2]。在热力学方面的研究说明了纳米粒子的填充会导致玻璃化转变温度的变化，热重的变化受固体颗粒-聚合物界面的影响[4]。诸如颗粒、合金等填充的聚合物会在流变性方面有相应的变化，对新型复合材料的制备有指导性的作用[5]。吴宇明等为了适应电子封装和大功率电子设备等领域对高导热低填量聚合

吉林大学硕士学位论文6图1.3不同基团修饰的二氧化硅的引入对复合材料的影响[61]Yang等人[63]通过在Vitrimer复合材料中添加石墨烯的方式来增强复合材料的热力学性能和机械性能，如图1.4所示。这种引入增强剂的方式是一种常见的对复合材料改性的手段。这里采取的方法是：首先将石墨烯分散于有机溶剂（N-甲基吡咯烷酮）中，接下来与另外两种组分混合，最后再进行后续加工处理得到复合材料。通过此方法制备的复合材料不仅在机械性能上得到了很大的提高，拥有良好的抗疲劳性；在热力学上也有一定的增强效果。石墨烯作为一种良好的热导体，通过与有机基质的相互作用使复合材料产生了自修复与热致变形的功能。图1.4石墨烯增强的环氧树脂基Vitrimer复合材料[63]

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基导热复合材料的制备与性能研究进展[J]. 周聪,胡芹,江学良,游峰.  胶体与聚合物. 2019(04)
[2]基于取向结构的聚合物基柔性力敏材料的研究进展[J]. 张荣,胡海龙,应程,刘清亭,付旭东,胡圣飞.  高分子材料科学与工程. 2019(12)
[3]纳米羟基磷灰石的合成方法研究进展[J]. 邹雪艳,赵彦保,张治军.  化学研究. 2019(04)
[4]碳纤维和SiO2纳米颗粒增强环氧树脂复合材料的压缩性能[J]. 方奕欣,陈蔚,蒋震宇,汤立群,刘逸平,刘泽佳,周立成.  复合材料学报. 2019(06)
[5]高导热低填量聚合物基复合材料研究进展[J]. 吴宇明,虞锦洪,曹勇,李双艺,王梦杰,江南.  复合材料学报. 2018(04)

硕士论文
[1]球形碳酸钙的控制合成工艺研究[D]. 谭婷婷.大连理工大学 2019



本文编号：3041269