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与纯聚合物和传统的复合材料相比,聚合物/层状硅酸盐纳米复合材料在性能上有显著的提高,如材料的模量,硬度和热稳定性等性能的改善。
本研究以甲基三乙氧基硅烷和钛酸四丁酯为原料制备硅钛聚合物,利用FTIR分析其结构,并探讨了不同单体原料配比对硅钛聚合物力学性能的影响。结果表明:所合成的硅钛聚合物中主要以Si-O-Si和Si-O-Ti为主,并带有少量的Ti-O-Ti,随着钛酸四丁酯和甲基三乙氧基硅烷的摩尔比的增加,硅钛聚合物的冲击强度、拉伸强度、断裂伸长率、抗压强度和洛氏硬度都随之下降。与有机硅树脂相比较,硅钛聚合物的抗压性能有显著的提高。
制备了硅钛聚合物/蒙脱土纳米复合材料和有机硅树脂蒙脱土纳米复合材料,研究蒙脱土的插层对于材料性能的影响,并比较两种聚合物/蒙脱土纳米复合材料性能,探讨钛的引入对材料性能的影响。
利用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)等方法分析了复合材料的内部结构。结果表明:蒙脱土完全无序地分散在硅树脂和硅钛聚合物基体中,两者均为剥离型纳米复合材料。对制得的两种纳米复合材料进行了耐水性能、耐热性能和力学性能的测试。结果表明:添加有蒙脱土的复合材料的阻隔性能、力学性能和热性能都有明显的提高。硅钛聚合物/蒙脱土纳米复合材料的冲击强度提高了一倍,洛氏硬度提高了约44%,压缩强度提高了33%,吸水率最低降到了2.78%。拉伸强度提高了约1.1倍,断裂伸长率由2.94%下降到1.37%,材料的耐热性能有所提升,材料的质量损失率下降到12-15%。与有机硅树脂/蒙脱土纳米复合材料性能相比较,结果表明:钛元素的引入使得纳米复合材料的吸水率降低,具有更高的气液阻隔性能;钛的引入同时提高了纳米复合材料的抗压强度,并显著提高了材料的耐热性能。
用聚合物插层法制备了插层型纳米复合材料,与剥离型纳米复合材料的性能进行比较。
利用XRD、SEM、TEM等方法分析了复合材料的内部结构。结果表明蒙脱土以有序的层状结构分散在聚合物基体中。对制得的插层型纳米复合材料进行了耐水性能、耐热性能以及力学性能的测试。结果表明:添加有蒙脱土的插层型纳米复合材料的阻隔性能、力学性能和热性能都有明显的提高。与剥离型纳米复合材料的性能比较结果表明:插层型硅钛聚合物/蒙脱与纳米复合材料的阻隔性能优于剥离型;剥离型的纳米复合材料的抗冲击性能优于插层型的纳米复合材料;剥离型的断裂伸长率低于插层型纳米复合材料;插层型纳米复合材料的抗压强度大于剥离型的纳米复合材料;两者的硬度、拉伸强度和热稳定性基本相当。