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有机无机杂化环氧树脂涂层材料的研究

作　者: 张飞
导　师: 张超灿；吴绍林
学　校: 武汉理工大学
专　业: 材料工程
关键词: 有机无机杂化材料 环氧树脂 改性硅溶胶
分类号: TQ323.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


双酚A型环氧树脂是环氧树脂中生产和使用最多的一类,其产量占到了环氧树脂总产量的80%以上,被称为通用型环氧树脂,然而这类树脂固化物的耐热性和韧性不高,耐湿热性和耐候性差,这一缺点限制了它的应用。通过溶胶凝胶法制备改性硅溶胶,之后采用共混法制备改性纳米二氧化硅／环氧树脂杂化材料,可有效改善环氧树脂的韧性以及耐候性,并提高其附着力和粘结性能。本文以正硅酸乙酯为硅溶胶前驱体,采用溶胶凝胶法制备了硅烷偶联剂改性硅溶胶,考察了pH值、温度以及反应物物料配比对改性硅溶胶的转化率的影响,最终确定按照正硅酸乙酯：KH-560：H20：异丙醇=2：5：4：12(摩尔比),在pH值为10的环境下,先在常温下反应2小时,之后70℃水浴下继续反应8小时,可获得淡黄色澄清透明且稳定性较好的硅烷偶联剂改性硅溶胶溶液,其固含量达到37.98%,能在室温下放置两个月以上而不凝胶。将其与E-51环氧树脂制备有机无机杂化树脂材料,考察了改性硅溶胶的不同用量对杂化树脂材料的固化时间、固化度、硬度、附着力、耐水性、耐酸碱性以及表面自由能的影响,发现杂化树脂材料比未经杂化改性的环氧树脂材料的固化时间有明显减少,随着改性硅溶胶用量的增加,固化时间由最初未经杂化改性时的112分钟降低到50分钟左右,但同时固化度也随之有所降低；材料的硬度在加入改性硅溶胶后有明显的提高,当环氧树脂的质量与改性硅溶胶的用量比为4：3时,材料的硬度达到最大值0.90,之后继续增加其用量,材料的硬度有所下降,但仍高于未经杂化改性的树脂材料；材料的附着力有明显提高,未经杂化改性时膜的附着力只有7级,当环氧树脂的质量与改性硅溶胶的用量比为2：4时,材料的附着力提高到3级；材料的耐水性能优异,未经杂化改性的膜在沸水中煮3.5小时剥落,而加入改性硅溶胶的杂化树脂膜水煮200小时仍未剥落；材料的耐酸性较好,但耐碱性不佳,当质量比大于1：1时,耐碱性随改性硅溶胶的加入量增加而有所改善,但当质量比大于1：1,即改性硅溶胶用量过多时,耐碱性迅速下降；随着改性硅溶胶用量的增多,材料的亲水性逐渐提高,亲油性逐渐下降,表面自由能逐渐降低。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章 前言  9-20
  1.1 环氧树脂的基本性质  9-14
    1.1.1 概述  9-10
    1.1.2 结构性质与制备方法  10-11
    1.1.3 环氧树脂的固化反应  11-14
    1.1.4 环氧树脂的应用  14
  1.2 硅溶胶的基本性质  14-16
    1.2.1 结构与基本性质  14
    1.2.2 硅溶胶的制备  14-15
    1.2.3 硅溶胶的稳定性  15-16
    1.2.4 硅溶胶的应用  16
  1.3 硅烷偶联剂的基本性质  16-17
    1.3.1 硅烷偶联剂的结构  16-17
    1.3.2 硅烷偶联剂作用机理  17
    1.3.3 硅烷偶联剂的应用  17
  1.4 有机/无机杂化材料  17-19
    1.4.1 有机/无机杂化材料的发展历程  18
    1.4.2 有机/无机杂化材料的应用  18-19
  1.5 本文的研究目的及内容  19-20
第二章 改性SiO_2溶胶的合成  20-30
  2.1 原理  20-23
    2.1.1 正硅酸乙酯水解缩聚反应原理  20-21
    2.1.2 改性硅溶胶的制备  21-23
  2.2 实验部分  23-27
    2.2.1 原料及试剂  23
    2.2.2 反应条件的确定  23-27
    2.2.3 反应过程  27
  2.3 改性硅溶胶的FTIR谱图分析  27-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 改性SiO_2溶胶在环氧树脂中的应用  30-45
  3.1 有机无机杂化材料制备方法  30-32
  3.2 实验部分  32-35
    3.2.1 实验原料  32
    3.2.2 测试仪器  32
    3.2.3 实验过程  32-33
    3.2.4 测试与表征  33-35
  3.3 结果与讨论  35-44
    3.3.1 杂化材料的固化时间  35-37
    3.3.2 杂化材料的固化度  37-38
    3.3.3 杂化材料的硬度  38-39
    3.3.4 杂化材料的附着力  39-40
    3.3.5 杂化材料的耐水性  40-41
    3.3.6 杂化材料的耐酸碱性  41-43
    3.3.7 杂化材料的表面自由能  43-44
  3.4 本章小结  44-45
第四章 结论与展望  45-47
  4.1 论文总结  45-46
  4.2 未来展望  46-47
参考文献  47-51
致谢  51

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中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 合成树脂与塑料工业 > 缩聚类树脂及塑料 > 环氧树脂及塑料
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