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近些年来,受到国内外学术界与工业界瞩目的聚合物基纳米复合材料已成为通用聚合物高性能化的一个新的途径。聚合物基纳米复合材料的性能不仅取决于纳米填料在聚合物基体中的分散状态,而且与纳米复合材料两相间的界面作用力密切相关。但过去20多年的研究主要集中在如何实现纳米填料在聚合物基体中的均匀分散及剥离,而聚合物基体与纳米填料界面的构建及其对材料性能的影响的研究仍然处于起步阶段。另外,添加纳米粘土到聚合物中对其力学性能影响的研究报道有很多争议性的结果。为此,本文以环氧树脂为基体,选用不同程度质子化的DMP-30为有机改性剂,构建不同的界面强度,重点研究不同界面作用力对环氧树脂/粘土纳米复合材料性能的影响。同时探究不同聚合物基体模量下,粘土对聚合物纳米复合材料力学性能的影响规律。主要研究结果如下:1、分别以部分质子化的2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(PPDMP30)和全质子化的2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(CPDMP30)作为有机修饰剂对原始粘土进行改性,通过“粘土淤浆复合法”合成了两种具有不同界面强度的橡胶态环氧树脂/粘土纳米复合材料,研究界面作用对橡胶态环氧树脂/粘土纳米复合材料性能的影响。结果表明:两种不同程度质子化的DMP30改性的粘土都能获得高度无规剥离结构。界面强度对纳米复合材料的力学性能有显著影响:PPDMP30改性粘土因保留了可参与固化反应的叔胺基团,可以在环氧树脂基体和粘土片层之间构建较强的界面作用力。粘土质量分数为2%时可使环氧树脂/粘土纳米复合材料的拉伸强度提高近300%;而全质子化的DMP30改性粘土因所构建的界面强度相对较弱只能使纳米复合材料的强度提高90%。两种有机化粘土的加入(无论界面作用力强与弱)对材料的Tg都没有明显的影响。2、选用三种长径比不同的粘土(southern-clay,长径比300-500;PGW-clay,长径比200-400;PGV-clay,长径比140-200),选用部分质子化的2,4,6-三(二甲胺基甲基)苯酚(DMP-30)作为有机修饰剂,合成了三种有机化粘土(S-clay、W-clay、V-clay)。通过“粘土淤浆复合法”制备了相应的环氧树脂/粘土纳米复合材料,探究粘土长径比对环氧树脂/粘土纳米复合材料性能的影响。结果显示:V-clay在环氧树脂中以插层结构存在;而S-clay及W-clay则以无规剥离结构分散在环氧树脂中。随着有机粘土含量的增加,三种环氧树脂纳米复合材料的T_g均有提高。当有机粘土质量分数为3%时,三种环氧树脂纳米复合材料(S-clay、W-clay与V-clay)的T_g分别提高了4.3℃、4.5℃、4.6℃。随有机粘土含量增加,环氧树脂/S-clay纳米复合材料的力学性能逐渐降低;添加V-clay与W-clay的环氧树脂纳米复合材料的力学性能缓慢增强。当有机粘土质量分数为3.5%时,环氧树脂/S-clay纳米复合材料拉伸强度降低16.9%;而环氧树脂/V-clay及环氧树脂/W-clay纳米复合材料拉伸强度分别提高5.4%、4.8%。3、以部分质子化的DMP-30为有机修饰剂,合成了两种有机化粘土(S-clay,V-clay),通过改变E51/PPGDGE的配比,制备一系列基体模量不同的环氧树脂/粘土纳米复合材料。系统研究了不同基体模量下,粘土对聚合物/粘土纳米复合材力学性能的影响规律。结果表明:有机化粘土对环氧树脂的增强作用随着环氧树脂模量的增加而降低,当环氧树脂的模量增至一定值时,加入粘土反而会使环氧树脂的力学性能劣化。当混合环氧树脂模量为1.89MPa、516MPa、1789MPa以及2103MPa时,质量分数为2%的S-clay使环氧树脂纳米复合材料拉伸强度增强的幅度分别为198.2%、66.3%、6.09%、-63.9%;同样质量分数的V-clay使环氧树脂纳米复合材料拉伸强度的增强幅度分别为74.8%、28.3%、11.5%、-2.1%。在不同模量的环氧树脂基体中,S-clay与V-clay对环氧树脂的增强效果不同,当环氧树脂的模量较低时(小于1200MPa),S-clay对环氧树脂的增强效果优于V-clay;当环氧树脂模量较高时(大于1200MPa),情况完全相反,V-clay对环氧树脂的增强效果优于S-clay。