將納米氧化鋁和有機(jī)蒙脫石作為填料加入到環(huán)氧樹脂中,制備出了一種擁有優(yōu)良性能的新型納米材料。改性納米氧化鋁和有機(jī)蒙脫石混合均勻后加入到環(huán)氧樹脂基體中,制備成納米氧化鋁/有機(jī)蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。本次研究的新型多功能納米復(fù)合材料模量和強(qiáng)度相較于純環(huán)氧樹脂和蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料分別提升了331.48%和150.8%以及140.46%和185.32%,缺口沖擊強(qiáng)度分別提升了157.14%和127.9%,玻璃化溫度和熱分解溫度分別提升9.7℃和19.3℃以及10.5℃和4.1℃。在多種性能上都比環(huán)氧樹脂有大幅提升;經(jīng)過檢測,納米氧化鋁和有機(jī)蒙脫石相互作用,納米氧化鋁和蒙脫石納米薄層相互交錯(cuò)分布。證明納米氧化鋁具有促進(jìn)蒙脫石薄層分散的作用,這種微觀結(jié)構(gòu)使新型納米材料具有優(yōu)良的性質(zhì)。 

【文章來源】：功能材料. 2020,51(02)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

掃描電鏡照片

對比樣品和有機(jī)蒙脫石的紅外光譜可以看出,位于1 027 cm-1附近的Si-O伸縮振動(dòng)吸收峰 ,前者是1 032.16 cm-1,后者是1 027.63 cm-1,可以看出樣品中的蒙脫石剝離分散后Si-O吸收峰向高波數(shù)移動(dòng)4.53 cm-1,即藍(lán)移了4.53 cm-1。同樣的,樣品的Al-OH伸縮振動(dòng)吸收峰藍(lán)移了2.97cm-1,以及Si-O-Al伸縮吸收峰藍(lán)移了4.78 cm-1。由于蒙脫石晶層厚度變小,導(dǎo)致蒙脫石結(jié)構(gòu)內(nèi)部的內(nèi)應(yīng)力增高,蒙脫石紅外吸收帶向低波數(shù)移動(dòng),產(chǎn)生紅移。對比樣品和蒙脫石位于917cm-1附近的Si-O-Si振動(dòng)吸收峰,前者是914.32 cm-1,后者是917.12 cm-1,由此可知,樣品中的蒙脫石粒度降低,Si-O-Si伸縮振動(dòng)吸收峰向低波數(shù)移動(dòng)了2.8cm-1,即紅移了3 cm-1。同樣的,樣品位于844 cm-1附近的Si-O-Si伸縮振動(dòng)吸收峰紅移了17.89 cm-1,而位于464 cm-1附近的Si-O-Al伸縮振動(dòng)吸收峰紅移了7.88 cm-1。

樣品截面的掃描電鏡的觀察結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了上述結(jié)論,在有機(jī)蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中,由于環(huán)氧樹脂分子的大量插入, 蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)的間距已經(jīng)擴(kuò)大到4.2 nm,但是蒙脫石仍然保持緊密的插層結(jié)構(gòu)。在填料含量為 2.5%的納米氧化鋁/有機(jī)蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中,蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)完全剝離分散,如下圖3所示,剝離的薄片距離均已經(jīng)超出了100 nm,層間是環(huán)氧樹脂分子和氧化鋁顆粒。在蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中,蒙脫石的層狀結(jié)構(gòu)剝離分散可以使復(fù)合材料的性能更加優(yōu)秀, 蒙脫石薄層分散程度越高,復(fù)合材料的性能提升越好。大多數(shù)蒙脫石/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料中蒙脫石層狀結(jié)構(gòu)均不能完全剝離,但是在本實(shí)驗(yàn)中,通過復(fù)合零維納米氧化鋁,促進(jìn)了蒙脫石薄層的剝離,這可能是納米氧化鋁顆粒和蒙脫石薄層之間的范德華力和庫侖力以及納米氧化鋁和高分子之間的鍵合作用所致。

【參考文獻(xiàn)】：
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