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有机硅树脂具有优异的热稳定性、电绝缘性、憎水性和耐候性,但在耐溶剂性和力学性能等方面存在着不足,限制了其应用范围。本研究采用单体原位插层聚合法,利用有机蒙脱土对硅树脂进行改性,提高硅树脂的阻隔性能和力学性能。
通过甲基苯基二氯硅烷与甲基三氯硅烷水解缩合制得有机硅树脂,利用FTIR分析其结构,并探讨了不同单体原料配比对有机硅树脂力学性能的影响。结果表明:所合成的硅树脂是含有端羟基的甲基苯基有机硅树脂,随着甲基三氯硅烷与甲基苯基二氯硅烷摩尔比的增大,硅树脂的冲击强度减小,硬度、拉伸强度和抗压强度逐渐增大。
结合超声波技术,通过单体原位插层聚合法制备了甲基苯基硅树脂/蒙脱土纳米复合材料(PLSN)。利用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,探索了超声波时间对蒙脱土在复合材料内部分散性的影响。结果表明:蒙脱土片层剥离程度随超声波时间的增加而变大,直至完全无序地分散在硅树脂基体中。对制得的剥离型PLSN进行了耐水性能、耐热性能以及力学性能的测试。结果表明:添加有蒙脱土的复合材料的阻隔性能和力学性能都有明显的提高。控制超声波时间从5min延长至15min,所制得PLSN的耐水性能逐渐增强,但当超声波分散时间增至20min时,蒙脱土片层完全剥离,耐水性能较之前略有下降。蒙脱土的加入导致复合材料的初始分解温度降低,耐热性较纯硅树脂也略有下降,当蒙脱土质量分数为6%时,PLSN热失重最小。随着超声波时间的延长,PLSN的耐热性提高,热失重减小,同时材料的冲击和抗压强度逐渐增大,而硬度及拉伸强度则呈先增大后减小的趋势,但均比纯硅树脂有所提高。
采用超声波技术,通过甲基苯基硅树脂预聚体溶液插层聚合制备得剥离型硅树脂/蒙脱土纳米复合材料,利用XRD、TEM、SEM等方法对其微观结构进行表征,并着重对比了在不同OMMT质量分数下,其与单体原位插层聚合制得的剥离型PLSN在耐水性、耐热性以及力学性能上的区别。结果表明:用甲基苯基二氯硅烷和甲基三氯硅烷单体原位插层聚合制得PLSN的耐水性及耐热性差于用甲基苯基硅树脂预聚体溶液插层聚合制备的PLSN,其中,吸水率下降了3%左右。而力学性能测试则表明,用单体原位插层聚合制备的剥离型PLSN的力学性能远优于用预聚体溶液插层聚合制备的剥离型复合材料,以冲击强度的提高尤为明显。当OMMT质量分数为6%时,两者冲击强度分别为15.377KJ/m2和1.696KJ/m2,前者约为后者的9倍,同时硬度约提高40%,抗压强度约提高25%,拉伸强度则增大了一倍左右。