聚合物基体论文
聚合物基复合材料的微观结构与性能研究
聚合物基复合材料的微观结构与性能研究近年来,聚合物基复合材料作为新兴材料,在航空航天、汽车、电子等领域得到了广泛应用。
因其具有轻质、高强度、耐磨性好、耐腐蚀性好等特点,成为了新型功能材料的重要代表。
聚合物基复合材料是指将填充物(如纤维、颗粒等)与聚合物基体相结合而成的材料。
在需要强度、刚度或其它特定性能的部位植入高强度纤维增强复合聚合物(FRP)以加固约束部位并保证其完好和耐用性。
而复合材料中填充物的种类和形态种类也很多,例如石墨、碳纤维、玻璃纤维等,有连续、离散等形态,不同的填充物、基体材料和结构形式会对复合材料的性能产生不同的影响。
复合材料的微观结构决定了其宏观性能,因此研究聚合物基复合材料的微观结构与性能关系是非常重要的。
目前,人们已经对聚合物基复合材料的微观结构和性能进行了深入的研究。
首先,在微观结构方面,纤维增强复合材料的微结构主要包括纤维、界面和矩阵。
其中,纤维是复合材料的强度来源,矩阵起着固定纤维位置、传递载荷、保护纤维等作用。
界面则是纤维和矩阵之间的交界面,其性质影响着复合材料的力学性能。
其次,在性能方面,聚合物基复合材料的性能取决于纤维、基体和界面的性能。
纤维的性能主要包括拉伸强度和弹性模量,矩阵的性能主要包括拉伸强度、弹性模量、断裂韧性等。
而界面则包括黏接强度、剥离强度等。
由此可见,聚合物基复合材料的微观结构和性能是不可分割的。
为了提高复合材料性能,人们通过优化填充物、基体和界面的性能,提高复合材料的微观结构来实现。
几种常用的改善复合材料性能的方法如下:第一种方法是改善纤维性能。
纤维增强复合材料中的纤维通常是由玻璃、碳、芳纶等材料制成的,这些物质本身具有很高的强度和刚度。
因此,改善这些纤维的性能是提高复合材料力学性能的关键。
目前,人们主要采用表面改性、涂层和导向生长等方法来改善纤维性能。
第二种方法是改善界面性能。
界面是纤维和矩阵之间的转换层,其性质决定着复合材料的力学性能。
目前,主要采用表面修饰和添加复合界面剂的方法来改善界面性能。
硕士学位论文-聚合物对水泥基复合材料性能影响的研究.pdf
中图分类号:TQ172.79论文编号:HBLG05—0001学科分类号:430.5530 密 级:公开河北理工大学硕士学位论文聚合物对水泥基复合材料性能影响的研究作者姓名:高丽花专业名称:化学工艺 研究方向:复合胶凝材料制备及制备过程物理化学 学习单位:河北理工大学 学习时间:2.5年 提交日期: 2005年01月15日申请学位级别:工学硕士导师姓名:郎建峰 教授单位:河北理工大学论文评阅人:曹文华 教授 单位:唐山师范学院王 岭 教授 单位:河北理工大学论文答辩日期:2005年03月26日答辩委员会主席:曹文华 教授关键词:水泥基复合材料,聚合物改性水泥砂浆,力学性能,微观结构河北理工大学研究生学院2005年3月A Dissertation in Chemical Technology Effects of Polymer on Properties of Cement-based CompositeCandidate:Gao LihuaSupervisor:Lang JianfengCollege of Chemical Engineering and Biological TechnologyHebei Polytechnic University46 West Xinhua Road, Tangshan 063009,P.R.CHINA独 创 性 说 明本人郑重声明:所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写的研究成果,也不包含为获得河北理工大学或其他教育机构的学位或证书所使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。
签名:___________ 日期:____年__月__日关于论文使用授权的说明本人完全了解河北理工大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交论文的复印件,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。
聚合物基复合材料的结构与性能研究
聚合物基复合材料的结构与性能研究近年来,聚合物基复合材料因其优良的力学性能、尺寸稳定性和化学稳定性,在各个领域得到了广泛应用。
复合材料的性能受其结构和成分的影响,因此研究复合材料的结构与性能关系对其应用具有重要意义。
一、聚合物基复合材料的结构及其影响因素聚合物基复合材料是将一种聚合物作为基体,通过加入填料、增强剂、改性剂等制得的一种新型复合材料。
其结构由基体聚合物和强化相、填充相等多种组成部分构成,其结构多样性决定了其性能的多样性。
1. 基体聚合物作为聚合物基复合材料的主要组分,基体聚合物的选择直接决定了复合材料的性能。
常用的基体聚合物有聚酰亚胺、聚丙烯、聚酰胺、聚酯等。
2. 填充相填充相是指在基体聚合物中加入的填料或固化剂,其作用是增加复合材料的硬度、强度和耐磨性。
填充相的种类包括炭黑、氧化铝、碳纤维等。
3. 强化相强化相是指在基体聚合物中加入的增强剂,其作用是增强复合材料的强度和刚度。
强化相的种类包括玻璃纤维、碳纤维等。
二、聚合物基复合材料的性能1. 机械性能聚合物基复合材料具有优异的强度和模量,广泛应用于各种领域。
复合材料的力学性能包括拉伸强度、伸长率、弯曲强度、压缩强度等。
2. 热学性能聚合物基复合材料的热学性能受复合材料的结构和成分等因素影响,主要包括热膨胀系数、热导率等。
其中热膨胀系数是热学性能的关键参数之一,它直接影响复合材料在热膨胀、热收缩方面的性能。
3. 电学性能聚合物基复合材料的电学性能是其应用于电子器件和电力设备等领域的关键因素之一。
常用的评价指标有介电常数、电阻率等。
三、结构与性能的关系聚合物基复合材料的结构与性能之间存在密切的关系。
在复合材料的制备过程中,填料和增强剂的种类、性质、组分以及加入量等都会影响复合材料的结构和性能。
为了探究聚合物基复合材料的结构与性能之间的关系,目前采用的方法主要包括分子模拟、力学测试、表面接触角测量法、分析表面形貌和结构等手段。
结构的改变可以通过增加填料的量,改变填料种类以及改变填料的粒径等方法来实现。
聚合物水泥基复合涂膜在屋面防水施工技术中应用论文
聚合物水泥基复合涂膜在屋面防水施工技术中的应用【摘要】随着科学技术的飞速发展,当前的建筑市场竞争激烈,必须依靠科技创新保证施工的关键技术跟上发展趋势,保持行业领先水平。
本文重点论述了聚合物水泥基复合涂膜的技术原理及在屋面防水施工中的应用。
【关键词】聚合物水泥基;复合涂膜;屋面防水;施工技术;屋面是建筑工程中易产生渗漏水的部位,产生渗漏的原因有很多。
比如:设计上存在的问题,对屋面构件温差伸缩变形没有相应的防治方法,防水处理无配套技术、无防水细部构造等;或者防水材料质量不理想,一些产品粗制滥造质量低劣,有的材料施工工艺有待成熟;再或是施工管理差,施工管理人员对建筑防水重视不够,施工人员技术素质低、不懂防水操作工艺和无施工经验等。
为做好屋面防水,近年来产生了一种较为新型的施工技术,即聚合物水泥基复合涂膜施工。
这种施工技术首先做好板缝、节点和基层处理,在塔楼屋面及裙楼屋面施工时涂膜分遍涂布,先涂的涂料干燥成膜后再涂布后一遍涂料,铺设方向互相垂直,最上面涂层厚度不小于1mm,实践证明此技术对屋面防水效果显著。
1 屋面防水概述1.1 屋面防水等级屋面防水根据工程性质,对国家、人们生活重要程度和使用功能要求分为ⅰ级~ⅳ级。
ⅰ级设防的是指特别重要,对防水有特殊要求的工程,要求合理使用年限25年。
ⅱ级设防是大部分,为重要的建筑和高层建筑,合理使用年限为15年。
ⅲ级指一般建筑,包括一般的工业与民用建筑、普通住宅、一般办公楼、学校、旅馆等,合理使用年限10年。
ⅳ级为临时永久建筑,合理使用年限定为5年。
对于防水要求较高的屋面应多道设防,复合防水。
1.2 屋面防水的主要方法1.2.1 卷材防水卷材防水是平屋顶应用最广的防水方法。
1.2.2 屋面涂膜防水涂膜是用防水涂料,涂于屋面基层,形成一层防水膜,故称涂膜。
涂膜防水屋面只适用于屋面防水等级为ⅲ、ⅳ级的工业与民用建筑。
涂层厚度防水膜的涂层厚度是根据防水等级和材种的不同而不同。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言随着科技的飞速发展,复合材料已成为当今科技研究的前沿领域。
聚合物/分子筛复合材料,作为其中的一种重要类型,具有优异的物理和化学性能,被广泛应用于各种领域中。
本篇论文将详细研究聚合物/分子筛复合材料的结构与性能,探讨其在实际应用中的潜在价值。
二、聚合物/分子筛复合材料的结构聚合物/分子筛复合材料主要由聚合物基体和分子筛填充物组成。
其中,分子筛填充物的种类、形态和含量等均会对复合材料的结构产生显著影响。
此外,两者的相互作用也是构成这种材料的关键因素。
1. 结构类型根据填充物的分布状态和比例,聚合物/分子筛复合材料可以呈现出不同的结构类型,如颗粒状、片层状等。
不同的结构类型会影响复合材料的性能。
2. 界面相互作用在聚合物/分子筛复合材料中,聚合物基体与分子筛之间的界面相互作用十分重要。
良好的界面相互作用能够增强材料的整体性能,提高其机械强度和热稳定性等。
三、聚合物/分子筛复合材料的性能聚合物/分子筛复合材料具有多种优良的性能,如高强度、高韧性、高耐磨性、高阻隔性等。
这些性能使得该材料在众多领域中具有广泛的应用价值。
1. 机械性能聚合物/分子筛复合材料具有优异的机械性能,如高强度和高韧性。
这些性能主要得益于其独特的结构和良好的界面相互作用。
此外,通过调整分子筛的种类和含量,可以进一步优化复合材料的机械性能。
2. 热性能由于分子筛的优良热稳定性,聚合物/分子筛复合材料具有良好的热性能,如高温下的尺寸稳定性、良好的阻燃性等。
这些性能使得该材料在高温环境下仍能保持良好的性能,为许多工业应用提供了可能。
3. 化学性能聚合物/分子筛复合材料还具有优异的化学性能,如高阻隔性、耐腐蚀性等。
这些性能使得该材料在化学领域中具有广泛的应用前景。
四、实验研究方法与结果分析为了深入研究聚合物/分子筛复合材料的结构与性能,我们采用了一系列实验方法进行研究。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言在当代科技不断进步的浪潮中,材料科学一直是人们探索与发展的前沿领域。
随着材料工程学、物理学以及化学的交融与深度融合,新型的复合材料已经越来越被广大科研工作者所关注,尤其以聚合物/分子筛复合材料为主的研究已成为现代科学研究的重要组成部分。
这类复合材料由于其具有结构多样化、功能性多样化等特点,已在催化、分离、环保等领域表现出优异的应用前景。
本篇论文将对聚合物/分子筛复合材料的结构与性能进行详细的研究与分析。
二、聚合物/分子筛复合材料的结构特点聚合物/分子筛复合材料由聚合物基体和分子筛填料构成,具有丰富的层次结构和优良的物理化学性能。
其中,分子筛作为重要的组成部分,具有特殊的孔道结构和优良的吸附性能,能有效地改善聚合物的性能。
此外,聚合物基体和分子筛之间的相互作用力也是影响复合材料性能的重要因素。
(一)分子筛的孔道结构分子筛是一种具有特定孔道结构的无机晶体材料,其孔道大小、形状和数量等都会影响其吸附性能和催化性能。
在聚合物/分子筛复合材料中,分子筛的孔道结构可以有效地提高聚合物的比表面积和吸附能力,从而改善聚合物的性能。
(二)聚合物基体的作用聚合物基体是复合材料的主要组成部分,其性质直接影响复合材料的整体性能。
聚合物基体可以有效地填充分子筛的孔隙,提高复合材料的力学性能和热稳定性。
同时,聚合物基体还可以通过与分子筛的相互作用,提高复合材料的耐腐蚀性和耐磨性。
(三)聚合物与分子筛的相互作用聚合物与分子筛之间的相互作用力是影响复合材料性能的关键因素。
这种相互作用力包括物理吸附、化学键合等,可以有效地提高聚合物与分子筛之间的相容性,从而改善复合材料的整体性能。
三、聚合物/分子筛复合材料的性能研究(一)催化性能由于分子筛具有优良的催化性能,因此聚合物/分子筛复合材料在催化领域具有广泛的应用前景。
研究表明,这种复合材料可以用于多种有机反应的催化剂,如烃类裂解、醇类脱水等。
聚合物基复合材料
聚合物基复合材料聚合物基复合材料摘要:本文主要研究的是聚合物基复合材料的制备、性能、和应用。
聚合物基复合材料是以有机聚合物为基体,连续纤维为增强材料组成的复合材料。
它有许多突出的性能:比强度大、比模量大;耐疲劳性能好;减振性好;过载时安全性好等。
聚合物基复合材料的结构和性能存在广泛的灵活关系,通过不同的工艺控制,可以形成不同的结构形态,从而获得目标性能。
关键词:聚合物基复合材料制备性能应用1、聚合物基复合材料的制备1.1.聚合物复合材料概述及其制备流程聚合物基复合材料(PMC)是以有机聚合物为基体,连续纤维为增强材料组合而成的。
聚合物基体材料虽然强度低,但由于其粘接性能好,能把纤维牢固地粘接起来,同时还能使载荷均匀分布,并传递到纤维上去,并允许纤维承受压缩和剪切载荷。
而纤维的高强度、高模量的特性使它成为理想的承载体。
纤维和基体之间的良好的结合充分展示各自的优点,并能实现最佳结构设计、具有许多优良特性。
实用PMC通常按两种方式分类。
一种以基体性质不同分为热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料;另一种按增强剂类型及在复合材料中分布状态分类。
1.2.基体及其制备:基体是聚合物基复合材料的主要成分。
用于复合材料的聚合物基体主要按树脂热行为可分为热固性及热塑性两类。
热塑性基体如聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚醚砚、聚醚醚酮等,它们是一类线形或有支链的固态高分子,可溶可熔,可反复加工成型而无任何化学变比。
热固性基体如环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂、不饱和聚酯等,它们在制成最终产品前,通常为分于量较小的液态或固态预聚体,经加热或加固化剂发生化学反应固化后,形成不溶不熔的三维网状高分子。
1.2.1热固性聚合物的制备热固性树脂是指在加热、加压下或在固化剂、紫外线作用下。
进行化学反应,交联固化成为不溶物质的一大类合成树脂。
这种树脂在固化前一般为分子量不高的固体或粘稠液体;在成型过程中能软化或流动,具有可塑性,可制成一定形状,同时有发生化学反应而交联固化;有事放出一些副产物,如水等。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》范文
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言随着科技的不断进步,聚合物/分子筛复合材料因其独特的结构和优异的性能,在众多领域中得到了广泛的应用。
这种复合材料结合了聚合物的柔韧性和分子筛的吸附性,具有优异的物理、化学和机械性能。
本文旨在研究聚合物/分子筛复合材料的结构与性能,以期为该类材料的进一步应用提供理论依据。
二、复合材料的结构聚合物/分子筛复合材料的结构主要由聚合物基体和分散在其中的分子筛组成。
其中,分子筛起着吸附和增强复合材料性能的关键作用。
分子筛具有高比表面积、优良的孔隙结构和化学稳定性,使其成为聚合物复合材料中的理想增强相。
聚合物基体则提供了复合材料的柔韧性和可塑性。
三、复合材料的制备方法聚合物/分子筛复合材料的制备方法主要包括溶液共混法、熔融共混法、原位聚合法等。
其中,溶液共混法通过将分子筛与聚合物溶液混合,然后挥发溶剂得到复合材料;熔融共混法则是将分子筛与聚合物在高温下熔融混合,然后冷却固化;原位聚合法则是将分子筛分散在单体中,然后进行聚合反应,得到复合材料。
这些方法各有优缺点,可以根据实际需求选择合适的制备方法。
四、复合材料的性能研究1. 机械性能:聚合物/分子筛复合材料具有优异的机械性能,如高强度、高模量和良好的抗冲击性能。
这些性能主要归因于分子筛的增强作用和聚合物基体的柔韧性。
2. 吸附性能:分子筛具有高比表面积和优良的孔隙结构,使得聚合物/分子筛复合材料具有优异的吸附性能。
这种吸附性能在气体分离、污水处理等领域具有广泛的应用。
3. 热稳定性:聚合物/分子筛复合材料具有较高的热稳定性,能够在较高温度下保持优异的性能。
这种性能使得该类材料在高温环境下具有广泛的应用前景。
4. 化学稳定性:由于分子筛的化学稳定性,聚合物/分子筛复合材料具有良好的化学稳定性,能够抵抗酸、碱等化学物质的侵蚀。
五、结论通过对聚合物/分子筛复合材料的结构与性能进行研究,我们发现这种复合材料具有优异的机械性能、吸附性能、热稳定性和化学稳定性。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用聚合物复合材料是由聚合物基体和填充物组成的材料,其中聚合物基体起到了至关重要的作用。
聚合物基体作为复合材料的主要组成部分,不仅决定了复合材料的结构和性能,还对其应用领域和使用效果产生重要影响。
聚合物基体在聚合物复合材料中具有增强材料的作用。
聚合物基体能够有效地包裹和固定填充物,使其分散均匀并增加复合材料的强度和刚性。
聚合物基体还能够通过与填充物之间的相互作用,增强复合材料的耐磨性、耐腐蚀性和耐高温性能。
同时,聚合物基体的选择还可以根据填充物的特性进行调整,以实现更好的增强效果。
聚合物基体在聚合物复合材料中具有增加材料韧性的作用。
聚合物基体的高分子链结构具有良好的延展性和变形能力,可以有效吸收和分散外部应力,降低复合材料的脆性,提高其韧性。
这使得聚合物复合材料在受到冲击或振动时能够更好地抵抗损伤和破坏,提高材料的可靠性和寿命。
聚合物基体还在聚合物复合材料中起到了粘合剂的作用。
由于聚合物基体具有良好的粘附性和可塑性,它能够将填充物与基体牢固地结合在一起,形成一个整体的复合材料。
这种粘合作用不仅可以提高复合材料的强度和刚度,还可以增加其抗剪切和抗拉伸的能力。
同时,聚合物基体还可以通过调整其粘附性和可塑性,实现与不同填充物的粘结和兼容性,从而改善复合材料的性能和使用效果。
聚合物基体还可以提供阻燃和耐候性能。
许多聚合物基体具有良好的耐高温和阻燃性能,能够有效阻止复合材料在高温下燃烧,提高材料的安全性。
聚合物基体还能够通过添加特殊的添加剂或进行表面处理,提高复合材料的耐候性,使其能够在恶劣的环境条件下长时间稳定使用。
聚合物基体在聚合物复合材料中起到了至关重要的作用。
它不仅增强了复合材料的强度和刚性,还增加了材料的韧性和粘结性,提供了阻燃和耐候性能。
因此,在设计和制备聚合物复合材料时,应该充分考虑聚合物基体的选择和特性,以实现最佳的材料性能和使用效果。
同时,对聚合物基体的研究和开发也是提高复合材料性能和推动材料科学发展的重要方向。
复合材料聚合物基体(3篇)
复合材料聚合物基体(3篇)以下是网友分享的关于复合材料聚合物基体的资料3篇,希望对您有所帮助,就爱阅读感谢您的支持。
复合材料聚合物基体篇一聚合物基复合材料摘要首先大概介绍了聚合物基复合材料,然后介绍了该复合材料的基体有热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体,最后介绍了聚合物基复合材料的制备工艺特点。
正文凡事以聚合物为基体的复合材料统称为聚合物基复合材料,因此聚合物基复合材料是一个很大的材料体系。
聚合物基复合材料体系的分类具有多种不同的划分标准,如按增强纤维的种类可分为玻璃纤维增强聚合物基复合材料、碳纤维增强聚合物基复合材料、硼纤维增强聚合物基复合材料、芳纶纤维增强聚合物基复合材料及其他纤维增强聚合物基复合材料。
如按基体材料的性能课分为通用型聚合物基复合材料、耐化学介质腐蚀性聚合物基复合材料、耐高温型聚合物基复合材料、耐阻燃型聚合物基复合材料。
但最能反映聚合物基复合材料本质的则是按聚合物基体的结构形式来分类,聚合物基复合材料可分为热固性树脂基复合材料、热塑性树脂基复合材料及橡胶基复合材料。
聚合物基复合材料是最重要的高分子结构材料之一,它比强度大、比模量大。
例如高模量碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的5倍,喂铝合金的4倍,其比模量喂铝、铜的4倍。
耐疲劳性能好。
金属材料的疲劳破坏常常是没有明显预兆的突发性破坏。
而聚合物基复合材料中,纤维与集体的界面能有效阻止裂纹的扩散,破坏是逐渐发展的破坏前有明显的预兆大多数金属材料的疲劳极限其拉伸强度的30%~50%,而聚合物基复合材料的疲劳极限可达到拉升强度的70%~80%。
减振性好。
复合材料中集体界面有吸震能力,因而振动阻尼高。
耐烧蚀性能好。
因聚合物基复合材料是比热容大,熔化热喝汽化热也大,高温下能吸收大量热能,是良好的耐烧蚀材料。
工艺性好。
制造工艺简单,过载时安全性好。
用于复合材料的聚合物基体课分为热固性树脂基体、热塑性树脂基体和橡胶基体。
热固性聚合物(环氧、酚醛、不饱和聚酯、聚酰亚胺树脂等)通常为分子量脚小的液态或固态预聚体,经加热或加固化剂发生交联化学反应并经过凝胶化和固化阶段后,形成不溶不熔的三维网状高分子。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用1.承载载荷:聚合物基体作为复合材料的主要载荷承载部分,负责吸收和传递来自外部环境的应力和载荷。
它能够在受力时承担拉伸、压缩、剪切等多种载荷,确保复合材料的强度和刚度。
2.分散增强:聚合物基体可以有效地分散和固定增强材料(如纤维、颗粒等)在复合材料中,提高增强材料的力学性能。
通过良好的分散,聚合物基体能够限制增强材料间的相互接触和滑移,提高复合材料的抗拉强度、屈服强度和韧性。
3.良好的界面粘结:聚合物基体能够与增强材料形成良好的界面粘结,增强复合材料的耐久性和力学性能。
在界面处,聚合物基体能够与增强材料发生物理化学作用,形成强大的界面粘结力,防止界面剥离、滑移和开裂等问题。
4.阻燃和耐腐蚀:聚合物基体可通过添加烟煤、红磷等阻燃剂和抗氧化剂、紫外线吸收剂等防腐剂,提高复合材料的耐燃性和耐腐蚀性。
这样可以保护增强材料不受热、化学物质和环境引起的损伤,延长复合材料的使用寿命。
5.调节热膨胀系数:聚合物基体的热膨胀系数可以通过选择不同的聚合物树脂以及添加填充剂进行调节,与增强材料的热膨胀系数匹配,减少由于温度变化引起的热应力和热变形。
这有助于提高复合材料的尺寸稳定性和精度。
6.加工性能:聚合物基体具有良好的加工性能,容易通过热成型、挤出、注塑等常规成型工艺进行加工。
这使得聚合物复合材料能够以不同形式的成型件,满足不同应用需求。
总的来说,聚合物基体在聚合物复合材料中起着关键的作用。
它不仅提供载荷承载能力,还能分散增强材料、形成良好的界面、阻燃耐腐蚀、调节热膨胀系数,并具有良好的加工性能。
这些功能使聚合物基体成为具有优异综合性能的聚合物复合材料的核心部分。
聚合物集体论文(5篇)
聚合物集体论文(5篇)第一篇:聚合物集体论文不饱和聚酯的改性研究进展***(复合材料与工程专业,山西太原 030051)摘要:本文介绍了不饱和聚酯的一些改性方法,说明了一些改性方法的机理以及以及其改性研究的一些研究成果,从不饱和树脂的改性研究可以看出改性后的不饱和树脂较为改性前性能有了很大的提高,使其应用范围变得更加宽广。
关键字:不饱和聚酯;改性;增韧增强;阻燃;应用。
1 前言不饱和聚酯也称UP,是复合材料中使用最大的一种树脂品种之一,是工业中一种重要的热固性树脂。
与其他热固性树脂相比,UP有着价格低廉、粘度适中、加工方便、具有较好的工艺性和力学性能,常在较低的压力和温度下成型。
目前,UP已经广泛的应用在电工电子领域、建筑领域作为结构材料、防腐材料、绝缘材料等,但是UP也存在着较大的缺点,因为UP一般在硬化后会变得硬而脆、冲击性能差、耐热性、耐老化性等性能还不能满足日常生活及工业化的需要,所以,提高UP 的各项性能就显得尤为重要。
近些年来,人们从各种方面通过各种方法来试验是的UP的各种性能有了很大的提高,使改性UP的应用范围变得更加的广泛。
本文将从改性不饱和聚酯的不同改性方法,以及各种改性方法的改性机理来阐述不饱和聚改性的研究进展,通过各种改性不饱和聚酯在不同领域的应用来说明其优越性与应用广泛性。
2 增韧改性不饱和聚酯树脂在固化后的脆性变大、冲击性能减小,使其实际应用范围受到了限制,为了克服这些缺点,提高聚酯制品的抗冲击性能,扩大其应用范围,则必须对不饱和聚酯树脂(UPR)进行韧性改性。
通常对不饱和聚酯树脂的增韧1无机纳米粒子增韧,○2弹性体增韧,○3引入柔性大分子改性有以下几种方法:○4聚酰胺互穿网络(IPN)增韧,○5纤维增韧增链,增加交联网链的活动能力,○6聚合物微凝胶增韧增强UPR。
强UPR,○2.1 无机纳米粒子增韧采用聚合物改性UP,一般会在提高改性UP的韧性的同时会降低材料的强度、模量等机械性能。
聚合物基体对纳米粒子分散状态的影响
聚合物基体对纳米粒子分散状态的影响刘正英、于润泽、杨鸣波、冯建民、杨伟(四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室成都 610065)关键词:柔和共混纳米碳酸钙理想分散表观粒径提出一种新的加工方法——柔和共混,利用双螺杆连续挤出制备纳米粒子以理想状态(原生粒子状态)分散于基体中的聚合物基纳米复合材料。
在前期柔和共混制备无机纳米粒子/聚合物复合材料研究基础上,使用柔和共混方法制备了LLDPE、CPP、PBT、PC四种树脂为基体的纳米碳酸钙复合材料。
通过研究发现聚合物基体性质(如分子链段结构)是影响纳米粒子在基体中分散状态的一个重要因素。
传统的熔融共混挤出过程得到的复合材料中,由于比表面积大,纳米粒子多以二次团聚结构存在[1~5]。
而采用柔和共混方法得到的聚合物/nano-CaCO3复合材料,其纳米粒子以原生粒子分散于树脂基体中。
图1是四种复合体系的SEM照片,(a)、(b)、(c)分别是是LLDPE/ nano-CaCO3、CPP/nano-CaCO3、PBT/nano-CaCO3复合材料,粒子与基体结合良好,纳米粒子部分裸露在表面,部分仍被包埋在基体中。
图1(d)是PC/nano-CaCO3复合材料,纳米粒子呈完全暴露状态,表观粒径明显小于以上三种基体。
为了更好地表征纳米粒子在树脂基体中的分散及表观粒径分布,使用UTHSCSA Image Tool IT Version 2.0对四个体系足够多的SEM图片进行图像分析,分析结果如图2所示。
图2(a)(b)(c)(d)是nano-CaCO3粒子在LLDPE、CPP、PBT、PC中表观粒径分布的结果,都呈正态分布,说明纳米粒子在四种材料中都达到了纳米分散。
图像分析结果表明在LLDPE、CPP、PBT体系中,纳米粒子平均表观粒径都大于厂家提供的粒子的平均直径(40nm),而在PC体系中,图像分析得出的平均粒径(55.4nm)更接近厂家值。
聚合物基材料的抗氧化性能与应用研究探讨
聚合物基材料的抗氧化性能与应用研究探讨在当今的材料科学领域,聚合物基材料因其优异的性能和广泛的应用而备受关注。
然而,在许多实际应用场景中,聚合物基材料容易受到氧化作用的影响,从而导致性能下降和使用寿命缩短。
因此,深入研究聚合物基材料的抗氧化性能及其应用具有重要的理论和实际意义。
聚合物基材料在我们的日常生活和工业生产中无处不在。
从常见的塑料制品如塑料袋、塑料瓶,到高性能的工程塑料在汽车零部件、电子设备中的应用,再到生物医学领域中的高分子材料,如人工器官和药物载体等,聚合物基材料已经渗透到了各个领域。
然而,这些材料在使用过程中往往会暴露在氧气、光照、高温等环境因素下,容易发生氧化反应。
氧化反应对于聚合物基材料的性能会产生诸多不利影响。
首先,它会导致材料的机械性能下降,如强度、韧性和弹性等降低。
例如,塑料在长期使用后会变得脆化,容易断裂。
其次,氧化还会使聚合物的颜色发生变化,影响其外观质量。
此外,聚合物的电学性能、热稳定性和耐化学腐蚀性等也会因氧化而受到损害。
为了提高聚合物基材料的抗氧化性能,科研人员采取了多种策略。
其中,添加抗氧化剂是一种常见且有效的方法。
抗氧化剂可以分为主抗氧化剂和辅助抗氧化剂两大类。
主抗氧化剂能够通过捕获自由基来中断氧化反应的链增长过程,常见的有受阻酚类和胺类抗氧化剂。
辅助抗氧化剂则主要通过分解过氧化物、螯合金属离子等方式来增强主抗氧化剂的效果,如亚磷酸酯类和硫醚类化合物。
在选择抗氧化剂时,需要考虑多个因素。
首先是抗氧化剂与聚合物的相容性。
如果相容性不好,抗氧化剂可能会在聚合物中析出,影响其效果并可能对材料的性能产生负面影响。
其次,抗氧化剂的热稳定性也很重要,特别是在高温加工或使用的情况下。
此外,抗氧化剂的毒性和环保性也是需要关注的问题,以确保材料在应用中的安全性和可持续性。
除了添加抗氧化剂外,对聚合物进行化学改性也是一种提高抗氧化性能的有效途径。
例如,通过引入一些具有抗氧化功能的基团,如羟基、羧基等,可以增强聚合物自身的抗氧化能力。
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用
聚合物基体在聚合物复合材料中的作用聚合物复合材料是由聚合物基体和填充物组成的一种材料。
聚合物基体在复合材料中起着重要的作用,它不仅为材料提供了力学性能,还影响着材料的综合性能。
聚合物基体能够提供复合材料的力学性能。
聚合物基体具有较好的韧性和强度,能够承受外部载荷并分散到整个复合材料中。
聚合物基体的强度决定了复合材料的抗拉强度和抗压强度,而其韧性则决定了材料的断裂韧性和抗冲击性能。
因此,选择合适的聚合物基体可以使复合材料具有良好的力学性能,提高材料的强度和韧性。
聚合物基体能够增强复合材料的耐热性和耐腐蚀性。
聚合物基体通常具有较高的耐热性和耐腐蚀性,能够在高温环境和腐蚀介质中保持材料的性能稳定。
在一些特殊工作环境中,如航空航天领域和化学工业中,需要使用具有优异耐热性和耐腐蚀性的复合材料,而聚合物基体可以满足这些要求。
聚合物基体还能够影响复合材料的导热性和导电性。
一些聚合物基体具有较低的导热性和导电性,可以用于制备绝缘性能良好的复合材料。
而另一些聚合物基体具有较好的导热性和导电性,可以用于制备导热导电性能优异的复合材料。
根据不同的应用需求,可以选择合适的聚合物基体来调控复合材料的导热性和导电性。
聚合物基体还能够影响复合材料的加工性能和成本。
聚合物基体的加工性能决定了复合材料的成型工艺和成本。
一些聚合物基体具有良好的可塑性和可加工性,可以通过注塑、挤出等常规加工工艺进行成型。
而另一些聚合物基体则需要采用特殊的加工工艺,如层压、浸渍等工艺,增加了复合材料的制备难度和成本。
因此,在选择聚合物基体时需要考虑材料的加工性能和成本因素。
聚合物基体在聚合物复合材料中起着至关重要的作用。
它不仅为材料提供了力学性能,还影响着材料的耐热性、耐腐蚀性、导热性、导电性、加工性能和成本等方面。
选择合适的聚合物基体可以使复合材料具有优异的综合性能,满足不同领域的应用需求。
随着科学技术的不断进步,聚合物基体的研发和应用将进一步推动聚合物复合材料的发展与应用。
聚合物基复合材料的微观结构与性能研究探讨
聚合物基复合材料的微观结构与性能研究探讨聚合物基复合材料作为一种性能优异的新型材料,在众多领域都展现出了广阔的应用前景。
其独特的微观结构决定了多样化的性能表现,深入研究二者之间的关系对于优化材料设计、拓展应用范围具有重要意义。
聚合物基复合材料通常由聚合物基体和增强相组成。
聚合物基体可以是热塑性聚合物,如聚乙烯、聚丙烯等,也可以是热固性聚合物,如环氧树脂、不饱和聚酯树脂等。
增强相则包括纤维(如玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等)、颗粒(如碳化硅颗粒、氧化铝颗粒等)以及片状材料(如石墨烯等)。
在微观结构方面,增强相在聚合物基体中的分布、取向以及与基体的界面结合情况等因素对复合材料的性能有着至关重要的影响。
例如,当纤维增强相在基体中均匀分布且取向一致时,复合材料在该方向上的强度和刚度会显著提高。
而如果纤维分布不均匀或取向杂乱,材料性能的各向异性就会较为明显,可能导致在某些方向上的性能不足。
界面结合情况也是影响微观结构和性能的关键因素之一。
良好的界面结合能够有效地传递应力,提高复合材料的整体性能。
相反,如果界面结合不良,在承受载荷时容易在界面处产生脱粘和裂纹扩展,从而降低材料的强度和耐久性。
从性能角度来看,聚合物基复合材料具有许多优异的特性。
首先是高强度和高刚度。
通过合理选择增强相和优化微观结构,可以使复合材料的强度和刚度远远超过传统的单一聚合物材料,满足在航空航天、汽车工业等领域对轻量化和高性能的要求。
其次是良好的耐腐蚀性。
聚合物基体本身通常具有一定的耐腐蚀性,再加上增强相的阻隔作用,使得复合材料能够在恶劣的化学环境中保持稳定的性能,广泛应用于化工管道、海洋工程等领域。
此外,聚合物基复合材料还具有较好的抗疲劳性能和可设计性。
其抗疲劳性能使得材料在长期循环载荷作用下仍能保持较好的性能,而可设计性则允许根据具体的使用需求,对材料的微观结构和性能进行定制化设计。
然而,聚合物基复合材料在微观结构和性能方面也存在一些挑战和问题。
复合材料聚合物基体
聚合物基体的分类
根据聚合物的来源和化学结构, 可分为天然聚合物和合成聚合物 两大类。常见的聚合物基体包括 聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
聚合物基体的性能
聚合物基体具有良好的加工性、 韧性、耐化学腐蚀性和电绝缘性 等。同时,聚合物的性能可通过 改变其化学结构、分子量、添加
剂等进行调控。
热导率
基体材料应具备较低的热导率,以减少热量在复 合材料中的传递,提高隔热性能。
热膨胀系数
与增强纤维相匹配的热膨胀系数有助于减少温度 变化引起的内应力。
环境因素影响
耐候性
聚合物基体应具有良好的耐候性,能抵抗紫外线、氧 化、酸碱等环境因素的侵蚀。
耐化学腐蚀性
基体材料应具备优异的耐化学腐蚀性,以在腐蚀性环 境中保持性能稳定。
热固性聚合物基体
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不可逆的固化过程
热固性聚合物基体在加热时会发生交联反应,形 成三维网络结构,一旦固化就无法再次加工。
优异的耐热性和耐化学腐蚀性
热固性聚合物基体固化后具有较高的耐热性和耐 化学腐蚀性,适用于高温和腐蚀性环境下的复合 材料。
广泛的应用领域
热固性聚合物基体被广泛应用于建筑、船舶、化 工等领域。
聚合物基体的作用
聚合物作为复合材料的基体,对于复合材料的性能起着至关重要的 作用,如力学性能、热稳定性、耐腐蚀性等。
研究意义
深入研究聚合物基体的性能及其与增强材料之间的相互作用,有助 于优化复合材料的性能,推动复合材料领域的发展。
聚合物基体概述
聚合物的定义
聚合物是由大量重复单元通过共 价键连接而成的高分子化合物,
增强作用
提高力学性能
聚合物基体能够有效地增强复合材料 的力学性能,如拉伸强度、弯曲强度 和冲击韧性等。
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》
《聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究》篇一聚合物-分子筛复合材料的结构与性能研究一、引言随着科技的不断进步,聚合物/分子筛复合材料因其独特的物理和化学性质,在众多领域中得到了广泛的应用。
这种复合材料通过将聚合物与分子筛进行复合,不仅具有聚合物的可塑性和加工性,还拥有分子筛的优异吸附性能和过滤效果。
本文将详细探讨聚合物/分子筛复合材料的结构与性能,旨在为相关领域的研究和应用提供理论基础。
二、聚合物/分子筛复合材料的结构聚合物/分子筛复合材料的结构主要由聚合物基体和分子筛组成。
聚合物基体可以是多种类型的高分子材料,如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
而分子筛则是一种具有特定孔径的微孔材料,其孔径大小和形状对复合材料的性能具有重要影响。
在复合材料中,聚合物基体与分子筛之间通过物理或化学作用相互结合。
物理作用主要包括范德华力、氢键等非共价键作用,而化学作用则包括共价键和离子键等。
这些相互作用使得聚合物和分子筛在复合材料中形成稳定的结构,从而保证了复合材料的性能。
三、聚合物/分子筛复合材料的性能1. 吸附性能:由于分子筛具有较高的比表面积和特定的孔径结构,使得复合材料具有优异的吸附性能。
在吸附过程中,分子筛能够快速地吸附并固定目标物质,从而实现高效的分离和净化效果。
2. 过滤性能:聚合物/分子筛复合材料具有良好的过滤性能,可广泛应用于水处理、空气净化等领域。
其过滤效果主要取决于分子筛的孔径大小和分布,以及复合材料的制备工艺。
3. 机械性能:聚合物基体具有良好的可塑性和加工性,使得复合材料具有较高的机械强度和韧性。
此外,通过调整聚合物基体和分子筛的比例,可以优化复合材料的机械性能,以满足不同应用领域的需求。
4. 热稳定性:由于聚合物和分子筛的热稳定性较高,使得复合材料在高温环境下仍能保持良好的性能。
这为复合材料在高温条件下的应用提供了可能。
四、研究方法与实验结果1. 研究方法:本研究采用实验与模拟相结合的方法,通过制备不同比例的聚合物/分子筛复合材料,探究其结构和性能的变化规律。
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苯并噁嗪树脂的研究进展摘要:针对苯并噁嗪树脂的特性,综述了近年来苯并噁嗪树脂的单体合成、树脂改性、固化机理及催化研究、工业应用。
关键词:苯并噁嗪树脂,苯并噁嗪,应用,合成,性能,改性,固化研究1.引言苯并噁嗪单体是以酚类化合物、胺类化合物和甲醛为原料合成的苯并六元杂环化合物。
聚苯并噁嗪树脂作为一种新型酚醛树脂,不仅具有优异的耐热性和阻燃性,而且克服了传统酚醛树脂在成形固化过程中释放小分子的缺点以及在分子设计中有更大的灵活性。
此外,聚苯并噁嗪树脂还具有良好的机械及电气性能,并且吸水率极低。
因此,苯并噁嗪树脂可用于航空航天、电子电器、汽车工业等领域,具有广阔的应用前景和研究价值。
然而,苯并噁嗪树脂具有显著的缺点,如热固化温度高,固化诱导期及固化时间长,交联密度低,并且表现出明显的脆性,导致苯并噁嗪树脂在工业应用中的受限。
围绕这些问题,研究人员分别从单体合成、树脂改性、固化机理及催化研究、工业应用等方面进行深入研究,取得了一定的成果。
2. 苯并噁嗪单体合成研究2.1合成方法比较对苯并噁嗪的合成表明:随反应条件不同,产物在成环率等方面存在很大差别,成环率的大小对苯并噁嗪树脂的各项性能起到决定性的影响。
自20世纪40年代末以来,Ishida等就对酚类、醛类和胺类化合物的合成进行了研究,合成了一系列的苯并噁嗪预聚物。
其中Ishida[1~4]等用得较多的就是溶液法,将酚类、醛类和胺类反应物溶解于适宜的溶剂中进行合成,聚合过程完成后再蒸发溶剂,干燥,制得产物。
采用的溶剂主要有二噁烷、甲苯、乙醇等。
各种文献报道的加料顺序和反应条件各有不同,但成环率均较高。
值得关注的是用二噁烷作溶剂,用聚甲醛代替通常使用的甲醛溶液,合成的含苯并噁嗪基的硅偶联剂,其纯度超过了99%。
在溶液法的基础上,Ishida[5]又开发了熔融法,熔融法使用的反应物一般是固体(或部分为液体),将固体反应物混合,加热到一定温度,反应物形成熔融体系,保持在适宜的温度,直到反应完成。
熔融法简单方便,但树脂成环率相对较低。
另外,,四川大学顾宜等采用悬浮法[6],以水为反应介质,制备粒状苯并噁嗪单体。
利用水为反应介质,减少了有机溶剂的使用,不仅具有明显的经济价值,还具有良好的环保等社会效应。
另外,这种合成方法还具有反应平稳、收率高及易于连续化生产等优点。
合成的粒状苯并噁嗪预聚物性质见表1。
2.2苯并噁嗪树脂的分子设计相关研究人员利用苯并噁嗪单体优异的分子可设计性,通过在分子结构中引入反应性基团等方法,最终得到具有更高玻璃化温度(Tg)、热稳定性更好和更优越的机械性能等优良性能的高聚物。
Ishida[3]等合成了带有马来酰亚胺和降冰片烯官能团的苯并噁嗪单体,此单体含的碳碳双键在引发剂作用下发生自由基聚合,噁嗪环受热开环聚合,从而使交联密度提高。
在N气氛中,此类聚合物800℃残碳率达到55%以上,Tg达2250℃,且比双酚A型苯并噁嗪单体的黏度更低,具有较好的加工性能,固化物的耐热性也大幅增强。
Takeichi[7]等也合成了含马来酰亚胺官能团的苯并噁嗪单体,并通过伯胺化合物的变化,再引入炔基、烯丙基等反应性官能团,进一步提高聚合物的交联密度、Tg及耐热性能。
Su[8]等制备了氟化苯并噁嗪,降低了苯并噁嗪的介电常数,氟化共聚物可使介电常数降低到K=2.36,可用于制备绝缘材料。
Andreu等合成了带有环氧基团的苯并噁嗪;通过DSC研究发现,该单体固化放热峰温度T分别为269℃和300℃,在催化剂的作用下,固化过程分为两个阶段,max后一阶段的T仍然在250℃以上。
max余鼎生[9]等合成了酚酞苯并噁嗪,不仅具有良好的耐高温性能,而且对碱性环境具有变色响应的特性,可作为酸碱指示剂。
Liu等合成了聚合过程能形成糠胺Mannich桥结构的带呋喃基团的苯并噁嗪,其固化物的热稳定性得到提高,900℃时残碳率为53%,氧指数为31,具有良好的阻燃性能。
另外,Lin还合成了一种新型含磷苯并噁嗪(Dopot-m),其可用作阻燃添加剂,与苯并噁嗪(F-a)和环氧树脂(DGEBA)共聚。
随着Dopot-m含量的增加,失重5%的T d从323℃增加到351℃,阻燃性能达到UL94 V-0级。
3.苯并噁嗪树脂的改性针对苯并噁嗪树脂的缺陷,研究人员进行了大量的改性研究。
除进行分子结构设计合成新型单体外,对苯并噁嗪树脂的改性方法主要有以下:3.1共聚Ishida[10]等研究了环氧树脂/苯并噁嗪/酚醛树脂(BEPl21)三元共聚体系。
通过调节三种物质的比例,可以使预聚物的粘度较小,100℃时为0.3 Pa·s,可以符合许多工艺的要求,易加工。
体系中酚醛树脂起到固化促进剂的作用,环氧树脂则提高了苯并噁嗪的交联密度。
调节三者比例,可以使固化物的玻璃化转变温度高达170℃。
不同树脂的吸水性能见表2。
其中BEPl21为m(苯并噁嗪):m(环氧树脂):m(酚醛树脂)=1:2:1,BEP893为m(苯并噁嗪):m(环氧树脂):m(酚醛树脂)=8:9:3。
从表2可看出,BEPl2l和BEP893浸泡24 h后,吸水率只有0.10%。
因此,苯并噁嗪/环氧树脂/酚醛树脂三元共聚物体系可以用作优良的电子封装材料。
表2 不同树脂的吸水性能Rimdusit合成了BA-a苯并噁嗪与聚氨脂(PU)的共聚物,通过与柔性环氧(EPO732)增韧苯并噁嗪聚合物比较发现:前者Tg有明显的提高,从165℃升高到220℃,后者Tg则下降。
另外,两者韧性都有明显提高。
Espinosa合成了含有苯并噁嗪环的线性酚醛树脂,改性度达到80%。
该聚合物体系固化温度明显降低,交联密度增加。
若再将其与环氧树脂共聚,并用异丁基双缩水甘油丁基醚磷化氢氧化物作为交联剂,可制成一种热性能和机械性能较高的阻燃材料,阻燃性可达UL94V-0级,N环境中800℃下的碳化率可达48%。
23.2共混王劲[11]等采用双酚A型苯并噁嗪与环氧树脂共混改性制得胶液,经过浸布、烘焙、压制得到了一系列玻璃布覆铜板。
发现环氧树脂的种类对基板的玻璃化转变温度影响较大,其中含溴环氧树脂的玻璃化转变温度为145.2℃,提高了耐热性;无溴环氧树脂的玻璃化转变温度可以达160℃,有较好的耐热性。
Ishida等研究了聚苯并噁嗪/聚-己内酯(PCL)共混物的性能特征。
当PCL的含量为0~15%时,与纯苯并噁嗪相比,共混物具有较低的Tg和熔融温度、高的热稳定性。
交联密度、橡胶态高弹模量和弯曲强度等性能也得到了提高,降解温度也有所改善。
Su在研究聚苯并噁嗪(PBZZ)/聚(N-乙烯一2一吡咯烷酮)(PVP)混合物的热性能时,发现PBZZ中羟基与PVP中羰基之间的缔合产生的氢键作用(K=-594 La/mol)>PBZZ中羟基之间的自缔合(K=72.6L/mol)>PBZZ中羟基与Mannich桥b的内缔合(1(c=10L/m01),因此,混合物表现较高的热性能。
3.3复合材料1998年Ishida制备了苯并噁嗪-玻璃纤维复合材料。
这种复合材料的颜色非常特殊,为浅黄绿色透明树脂。
颜色和透明程度随对玻璃纤维的处理不同而有所不同。
一般来说,当增强体并入聚合物基体时,如折光指数不一致将产生透明性差的复合材料。
苯并噁嗪-玻璃纤维复合材料透明性好这一特点说明聚苯并噁嗪和玻璃纤维的折光指数相近。
基于苯并噁嗪分子设计的灵活性!,树脂的折光指数可以设计的和纤维的折光指数相一致,以满足工业需求。
这很有可能开辟聚苯并噁嗪复合材料新的应用领域。
Kimura使用双噁唑啉(1,3一PB0)改性苯并噁嗪树脂,得到了高交联密度的苯并噁嗪树脂,使其综合性能得到明显的提高。
1,3一PBO改性苯并噁嗪树脂在140℃以下有良好的流动性,在模具中的熔融粘度为0.1~1.0Pa·s(1.5h),当温度超过140℃时,苯并噁嗪树脂发生开环反应,酚羟基与双噁唑啉反应,改性树脂的韧性和耐热性大大提高,改性树脂的性能见表3。
表3 1,3一PBO改性苯并噁嗪树脂的性能[26]近年,纳米增强技术在苯并噁嗪树脂中的应用研究较多。
主要用蒙脱土(粘土)、蛭石等,目的是使Tg值增大,提高树脂的热稳定性。
刘永红[12]等合成了带三甲基硅氧烷的苯并噁嗪,将其与双酚A苯并噁嗪共聚,得到的有机-无机复合材料热稳定性明显提高。
陈桥制备了苯并噁嗪树脂与碳纳米管的复合材料,通过对碳纳米管的表面改性使得产物储能模量和Tg均有所提高。
Agag利用溶胶-凝胶法制备苯并噁嗪树脂与钛的有机—无机复合材料;将异丙醇钛络合物与苯并噁嗪混合,在聚合过程中,形成聚苯并噁嗪与TiO2的纳米复合材料。
与纯苯并噁嗪相比,固化起始温度下降30~70℃,聚合物的Tg和储能模量有明显增加,热稳定性和残碳率也明显提高。
4.固化机理及催化剂研究苯并噁嗪树脂由于热开环固化温度高、固化时间长,在很大程度上妨碍了苯并噁嗪树脂的工业应用,特别是不适应当今“低碳”的要求;并且高固化温度会造成固化过程中聚合物的氧化及降解,使固化物性能降低。
因而,研究苯并噁嗪树脂的固化机理及催化剂具有十分重要的实际应用价值。
Ishida[2,5]等对苯并噁嗪预聚物的固化反应机理进行了研究,通过红外、核磁、色谱等分析认为其固化反应式如下:经过研究表明,酸、碱或热均能催化固化反应。
邻位未取代的酚类也可催化此固化反应,因此,噁嗪环在固化反应中形成的羟基或预聚物中二聚体、三聚体的羟基都能自动催化固化。
已发现己二酸是一种良好的固化反应催化剂。
Dunkers等研究了催化剂酸性的强弱对苯并噁嗪聚合反应的机理:强酸催化使开环与Manmch桥接基团的形成几乎同时进行;而弱酸催化为自催化反应,反应初期生成氨甲基酯,它与亚胺离子形成平衡,随着开环生成羟基,使反应体系介电常数增加,平衡偏向于生成反应性的碳正离子,接着进行芳环亲电取代反应而聚合。
顾宜等主要研究了胺类催化剂对苯并噁嗪固化反应的影响,并采用计算机模拟法计算苯并噁嗪的分子结构参数,预测在加热或催化剂作用下噁嗪环的开环机理,讨论噁嗪环上苯氧基邻、对位取代基的数量和性质(推电子或吸电子)对聚苯并噁嗪分子链空间构象及稳定性的影响[13,14]。
Jason A Macko研究了用紫外光辐射固化苯并噁嗪预聚物,结果发现固化物分子链存在氧化、断裂、分解现象,这表明这种固化方式不恰当。
5.苯并噁嗪树脂应用研究进展5.1阻燃材料Schreiber等对苯并噁嗪树脂阻燃性能方面有较多的研究,通过与环氧树脂进行了比较,发现苯并噁嗪树脂燃烧烟雾的浓度、毒性和腐蚀性比后者低得多。
在苯并噁嗪树脂中加少量的氢氧化铝、二茂铁、溴代环氧树脂,可以使苯并噁嗪树脂的阻燃性能达V-0级。
因而,苯并噁嗪树脂在阻燃材料应用方面具有广阔的应用前景。