聚多巴胺包覆纳米金刚石改性环氧树脂纳米复合材料的制备与性能
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３．ＮｉｎｇｂｏＩｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ ｏｆＳｃｉｅｎｃｅｓ，ＺｈｅｊｉａｎｇＮｉｎｇｂｏ ３１５２０１，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ ｏｆ ＮＤ ｓｅｌｆ＿ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｒｉｘ，ｐｏｌｙｄｏｐａｍｉｎｅ－ｃｏａｔｅｄ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ（Ｄ－ＮＤ）ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔ ｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ（ＮＤ）ｗｉｔｈ ｄｏｐａｍｉｎｅ ｓｅｌｆ－ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ／Ｄ－ＮＤ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ”ｓｌｕｒｒｙ ｍｅｔｈｏｄ”． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｄｏｐａｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｆｏｒｃｅｓ ｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｄ—ＮＤ ａｎｄ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １ ２．２２％ ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｍ ｏｄｕｌｕｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １９．５７％ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｂｒｅａｋ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３８．３７％ ．Ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ２６ ℃ ，ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２５．１５％ ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｉｔｈ １ ｗｔ％ Ｄ－ＮＤ ｈａｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １ １．３６％ ，ｔｈｅ ｗｅａｒ ｄｅｐｔ ｈ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ２０．９３％ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ３７．６７％ ．Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｎｇ Ｄ－ＮＤ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＺＨＡＮＧＰｅｎｇ－ｆｅｉ ，Ｆａｎ Ｙｏｕ ，ＬＩＪｉｎｇ－ｙｕ ，ＺＨＡ０Ｈａｉ—ｃｈａｏ。
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍ ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｌｉａｏｙａｎｇ １ ｌ １００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ０ １４２，Ｃｈｉｎａ；
１％（ｗｔ）Ｄ—ＮＤ含 量复合材料具有最好 的摩擦学性 能 ，摩擦 系数 降低 １ １．３６％，磨痕深度降低 ２７％。 阐明了 Ｄ—ＮＤ的加入对环氧树脂／Ｄ—ＮＤ纳米复合材料机械性 能、热性能 以及摩擦学等性能 的影响 ，
为环 氧树脂 改性提供 了一种新 的行之有效 的方法 。
关 键 词 ：环氧树脂 ；多 巴胺 ；金刚石 ；纳米复合材料
中 图 分 类 号 ：ＴＱ ３２３．５
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： １６７１—０４６０（２０１８）０５—０９０３—０５
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｄｏｐａｍ ｉｎｅ—ｃｏａｔｅｄ Ｎ ａｎｏｄｉａｍ ｏｎｄ Ｍ ｏｄｉｆ ｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ Ｎａｎｏｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ
克服 ＮＤ 自身 聚集 的缺点 ，并提 高与环氧树脂基体 的相容性 。采用 “淤浆复合法”制备 了环氧树脂／Ｄ—ＮＤ纳米
复合 材料 ，由于聚多 巴胺保 留酚羟基 ，能在 Ｄ—ＮＤ与环氧树脂基体之间构建较强 的界面作用力 。复合 材料 的拉
伸强度提 高 １２．２２％，拉伸模量 提高 １９．５７％，伸长率提 高 ３８．３７％。热分解温度提高 了 ２６℃ 、硬度提高 ２５．１５％，
，
ｔｈｅｒ ｍ ａｌ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ／Ｄ—ＮＤ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｅｌｕｃｉｄａｔｅｄ ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ，
ｎｅｗ ａｎｄ ｅｆｅｃｔｉｖｅ ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ；Ｄ ｏｐａｍ ｉｎｅ；Ｄ ｉａｍ ｏｎｄ；Ｎ ａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
第 ４７卷 第 ５期 ２０１８年 ５月
当 代 化 工 Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａ］Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４７． ＮＯ．５ Ｍａｙ， ２０１８
聚 多 巴胺 包 覆 纳 米 金 刚石 改 性 环 氧 树脂 纳 米 复 合 材 料 的 制 备 与 性 能
张鹏 飞 ，樊友 ，李 靖宇 乙 ，赵海超
（１．沈 阳工业 大 学 石 油化 工学 院 ， 辽 宁 辽 阳 １１１００３； ２．沈 阳化工 大学 材料科 学 与工 程学 院 ， 辽宁 沈 阳 １１０１４２ ３．中 国科 学 院 宁波 材料 技 术 与工程 研究 所 ， 浙江 宁波 ３１５２０１）
摘 要 ： 利用 多巴胺 自聚合功 能化 纳米金刚石 （ＮＤ），制备 出聚多巴胺包 覆纳米金刚石 （Ｄ—ＮＤ），以
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔｃｏｍｉｎｇ ｏｆ ＮＤ ｓｅｌｆ＿ａｇｇｒｅｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ｗｉｔｈ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｒｉｘ，ｐｏｌｙｄｏｐａｍｉｎｅ－ｃｏａｔｅｄ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ（Ｄ－ＮＤ）ｗａｓ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔ ｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｎｏｄｉａｍｏｎｄ（ＮＤ）ｗｉｔｈ ｄｏｐａｍｉｎｅ ｓｅｌｆ－ｐｏｌｙｍｅｒｉｚａｔｉｏｎ．Ｔｈｅ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ／Ｄ－ＮＤ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｅｒｅ ｐｒｅｐａｒｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ”ｓｌｕｒｒｙ ｍｅｔｈｏｄ”． Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｈｅｎｏｌｉｃ ｈｙｄｒｏｘｙｌ ｇｒｏｕｐｓ ｏｎ ｔｈｅ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｐｏｌｙｄｏｐａｍｉｎｅ，ｔｈｅ ｓｔｒｏｎｇ ｉｎｔｅｒｆａｃｉａｌ ｆｏｒｃｅｓ ｗｅｒｅ ｂｕｉｌｔ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｄ—ＮＤ ａｎｄ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ ｍａｔｒｉｘ．Ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １ ２．２２％ ，ｔｈｅ ｔｅｎｓｉｌｅ ｍ ｏｄｕｌｕｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ １９．５７％ ，ａｎｄ ｔｈｅ ｅｌｏｎｇａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｂｒｅａｋ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ３８．３７％ ．Ｔｈｅ Ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｗａｓ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｂｙ ２６ ℃ ，ｔｈｅ ｈａｒｄｎｅｓｓ ｗａｓ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｂｙ ２５．１５％ ，ｔｈｅ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗｉｔｈ １ ｗｔ％ Ｄ－ＮＤ ｈａｄ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｅ ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｅｆ ｉ ｃｉｅｎｔ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ １ １．３６％ ，ｔｈｅ ｗｅａｒ ｄｅｐｔ ｈ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ２０．９３％ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｅａｒ ｒａｔｅ ｗａｓ ｒｅｄｕｃｅｄ ｂｙ ３７．６７％ ．Ｔｈｅ ｅｆｅｃｔ ｏｆ ａｄｄｉｎｇ Ｄ－ＮＤ ｏｎ ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ＺＨＡＮＧＰｅｎｇ－ｆｅｉ ，Ｆａｎ Ｙｏｕ ，ＬＩＪｉｎｇ－ｙｕ ，ＺＨＡ０Ｈａｉ—ｃｈａｏ。
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆＰｅｔｒｏｃｈｅｍ ｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｌｉａｏｙａｎｇ １ ｌ １００３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍ ａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １ ０ １４２，Ｃｈｉｎａ；
１％（ｗｔ）Ｄ—ＮＤ含 量复合材料具有最好 的摩擦学性 能 ，摩擦 系数 降低 １ １．３６％，磨痕深度降低 ２７％。 阐明了 Ｄ—ＮＤ的加入对环氧树脂／Ｄ—ＮＤ纳米复合材料机械性 能、热性能 以及摩擦学等性能 的影响 ，
为环 氧树脂 改性提供 了一种新 的行之有效 的方法 。
关 键 词 ：环氧树脂 ；多 巴胺 ；金刚石 ；纳米复合材料
中 图 分 类 号 ：ＴＱ ３２３．５
文 献 标 识 码 ： Ａ
文章 编 号 ： １６７１—０４６０（２０１８）０５—０９０３—０５
Ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ Ｐｏｌｙｄｏｐａｍ ｉｎｅ—ｃｏａｔｅｄ Ｎ ａｎｏｄｉａｍ ｏｎｄ Ｍ ｏｄｉｆ ｉｅｄ Ｅｐｏｘｙ Ｒｅｓｉｎ Ｎａｎｏｃｏｍ ｐｏｓｉｔｅｓ
克服 ＮＤ 自身 聚集 的缺点 ，并提 高与环氧树脂基体 的相容性 。采用 “淤浆复合法”制备 了环氧树脂／Ｄ—ＮＤ纳米
复合 材料 ，由于聚多 巴胺保 留酚羟基 ，能在 Ｄ—ＮＤ与环氧树脂基体之间构建较强 的界面作用力 。复合 材料 的拉
伸强度提 高 １２．２２％，拉伸模量 提高 １９．５７％，伸长率提 高 ３８．３７％。热分解温度提高 了 ２６℃ 、硬度提高 ２５．１５％，
，
ｔｈｅｒ ｍ ａｌ ｐｒｏｐｅｒ ｔｉｅｓ ａｎｄ ｔｒｉｂｏｌｏｇｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ／Ｄ—ＮＤ ｎａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ ｗａｓ ｅｌｕｃｉｄａｔｅｄ ｗｈｉｃｈ ｐｒｏｖｉｄｅｄ ａ ，
ｎｅｗ ａｎｄ ｅｆｅｃｔｉｖｅ ｍ ｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ ｍ ｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ． Ｋ ｅｙ ｗ ｏｒｄｓ：Ｅｐｏｘｙ ｒｅｓｉｎ；Ｄ ｏｐａｍ ｉｎｅ；Ｄ ｉａｍ ｏｎｄ；Ｎ ａｎｏｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ
第 ４７卷 第 ５期 ２０１８年 ５月
当 代 化 工 Ｃｏｎｔｅｍｐｏｒａｒｙ Ｃｈｅｍｉｃａ］Ｉｎｄｕｓｔｒｙ
Ｖｏ１．４７． ＮＯ．５ Ｍａｙ， ２０１８
聚 多 巴胺 包 覆 纳 米 金 刚石 改 性 环 氧 树脂 纳 米 复 合 材 料 的 制 备 与 性 能
张鹏 飞 ，樊友 ，李 靖宇 乙 ，赵海超
（１．沈 阳工业 大 学 石 油化 工学 院 ， 辽 宁 辽 阳 １１１００３； ２．沈 阳化工 大学 材料科 学 与工 程学 院 ， 辽宁 沈 阳 １１０１４２ ３．中 国科 学 院 宁波 材料 技 术 与工程 研究 所 ， 浙江 宁波 ３１５２０１）
摘 要 ： 利用 多巴胺 自聚合功 能化 纳米金刚石 （ＮＤ），制备 出聚多巴胺包 覆纳米金刚石 （Ｄ—ＮＤ），以