环氧树脂/Al2O3纳米复合材料的制备与性能研究

摘要

环氧树脂是一种重要的热固性聚合物材料之一，它具有很多的优异性能。如较高的热稳定性，粘结性、机械性能以及介电性能。它广泛应用于涂料、粘结剂、电子电气、航空航天等领域。但是由于其较高的交联结构环氧树脂本身具有质脆，抗冲击性差等缺点，这就限制了它的进一步应用。纳米粒子的出现，为环氧树脂的改性提供了新的途径。
　　本论文采用水热法，以异丙醇铝为前驱体，制备出纳米Al2O3粒子，并以甲基四氢苯酐(MeTHPA)和1，2-二甲基咪唑(DMI-1，2)为固化剂和促进剂，通过共混法，将纳米粒子掺杂到环氧树脂中，制备出环氧树脂/Al2O3纳米复合材料。并对材料的结构、形貌、热稳定性、机械性能及介电性能进行了表征。
　　结果表明:环氧树脂/Al2O3纳米复合材料的介电常数随Al2O3纳米粒子含量的增加而增加，随着频率的增加而减小;复合材料的介电损耗随着频率的增加略有升高，但仍保持较低水平。当Al2O3含量为7wt％时，材料的介电强度由17.04 kV/mm提高到了18.36kV/mm。
　　环氧树脂/Al2O3纳米复合材料的冲击强度和弯曲强度随粒子含量的增加先上升后下降。当粒子含量达到3wt％时，复合材料的冲击强度由11.78kJ·m-2提高到了17.23kJ·m-2，并且弯曲强度由80.321MPa提高到了110.167MPa。
　　环氧树脂/Al2O3纳米复合材料的热稳定性随着Al2O3纳米粒子含量的增加先上升后下降，但仍高于纯的环氧树脂。当纳米粒子的掺杂量为7wt％时，耐热性能达到408.7℃。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 环氧树脂介绍

1．1．1 环氧树脂的定义

1．1．2 环氧树脂的基本性能

1．2 填料类型

1．3 纳米Al2O3粒子改性环氧树脂研究现状

1．4 有机-无机纳米复合材料

1．5 本课题选题意义及研究内容

第2章 理论分析

2．1 环氧树脂的固化

2．1．1 环氧树脂的固化原理

2．1．2 固化反应过程

2．2 复合材料增韧机理

2．2．1 复合材料界面理论

2．2．2 裂纹理论

2．3 介电性能

2．3．1 击穿场强

2．3．2 介电常数和介质损耗

2．4 Al2O3的制备机理

2．5 本章小结

第3章 实验部分

3．1 实验原料及实验仪器

3．2 实验条件及反应原理

3．2．1 反应原理

3．2．2 固化反应时间

3．2．3 模具及浇注成型

3．3 试样的制备

3．3．1 纳米Al2O3的制备

3．3．2 Al2O3纳米粒子的表面处理

3．3．3 环氧树脂／Al2O3纳米复合材料样品的制备

3．4 测试方法及表征手段

3．4．1 扫描电镜(SEM)分析

3．4．2 红外光谱(FT-IR)分析

3．4．3 X射线衍射分析(XRD)

3．4．4 介电强度测试

3．4．5 介电谱测试

3．4．6 热稳定性

3．4．7 弯曲性能

3．4．8 冲击性能

3．5 本章小结

第4章 结果与讨论

4．1 纳米Al2O3的表征

4．1．1 纳米Al2O3的扫描电镜(SEM)分析

4．1．2 纳米Al2O3的红外光谱(FT-IR)分析

4．1．3 纳米Al2O3粉体的XRD表征与分析

4．2 环氧树脂／Al2O3纳米复合材料的扫描(SEM)分析

4．3 纳米Al2O3对环氧树脂介电性能的影响

4．3．1 纳米Al2O3对环氧树脂介电强度的影响

4．3．2 纳米Al2O3对环氧树脂介电常数(ε)的影响

4．3．3 纳米Al2O3对环氧树脂介电损耗(tanδ)的影响

4．4 纳米Al2O3对环氧树脂热稳定性的影响

4．5 纳米Al2O3对环氧树脂力学性能的影响

4．6 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢