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凹凸棒石黏土(ATP)是一種天然的一維納米級(jí)鏈層狀粘土,在我國(guó)江蘇、安徽等省份儲(chǔ)量豐富且價(jià)格低廉,是一種極具潛力的復(fù)合材料增強(qiáng)體。但是凹凸棒土本身極易團(tuán)聚、與環(huán)氧樹脂親和性差、結(jié)合力小等缺點(diǎn)卻極大地限制了它的應(yīng)用,嚴(yán)重影響了納米復(fù)合材料的力學(xué)性能。
本文分別采用硅烷偶聯(lián)劑KH560一步法和三聚六氯化環(huán)磷腈+縮水甘油兩步法對(duì)凹凸棒土進(jìn)行有機(jī)接枝改性。紅外光譜分析表明KH560、HCTP及縮水甘油分子能成功地接枝于凹凸棒土表面。使用掃描電子顯微鏡觀察改性前后凹凸棒土的形貌,發(fā)現(xiàn)改性納米黏土的團(tuán)簇及棒晶束被打散和剝離。
本文以環(huán)氧樹脂E51為基體,分別以ATP原土、KH560-ATP及HCTP+Glycidol-ATP三種黏土為增強(qiáng)相,制備了黏土添加量分別為1wt％、2wt%、3wt%及5wt%的凹凸棒土-環(huán)氧樹脂二相復(fù)合材料。二相復(fù)合材料的拉伸和彎曲性能測(cè)試結(jié)果顯示,有機(jī)化凹凸棒土-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的力學(xué)性能均在黏土添加量為3wt%時(shí)達(dá)到最大。其中,KH560-ATP-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料及HCTP+Glycidol-ATP-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料較純環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度分別提高51.87%及58.83%,拉伸模量提高75.62%及88.09%;而彎曲強(qiáng)度分別提高96.02%及110.91%,彎曲模量提高41.74%及41.87%。使用掃描電鏡觀察有機(jī)化凹凸棒土-環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸斷口形貌,發(fā)現(xiàn)相較于純環(huán)氧樹脂,復(fù)合材料的斷口更為粗糙;且有機(jī)化凹凸棒土與環(huán)氧樹脂的結(jié)合力強(qiáng);在樹脂中分散良好。對(duì)凹凸棒土-環(huán)氧樹脂二相復(fù)合材料的差示掃描量熱分析結(jié)果顯示,填入有機(jī)化黏土顆粒后,復(fù)合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度亦得到提升。

    關(guān)鍵詞：
    凹凸棒土 環(huán)氧樹脂 復(fù)合材料 有機(jī)接枝改性 力學(xué)性能
    作者：
    王玉美
    學(xué)位授予單位：
    哈爾濱工業(yè)大學(xué)
    授予學(xué)位：
    碩士
    學(xué)科專業(yè)：
    材料學(xué)
    導(dǎo)師姓名：
    王榮國(guó)
    學(xué)位年度：
    2013
    語(yǔ)種：
    中文
    分類號(hào)：
    TB332
    在線出版日期：
    2014年03月31日