紫外老化主要區(qū)域，由測(cè)試結(jié)果知，改性后納米ZnO摻入對(duì)提高環(huán)氧樹(shù)脂的抗紫外老化能力有明顯的改善作用。
[0104]如圖2所示，純有機(jī)物環(huán)氧樹(shù)脂EP的X射線峰強(qiáng)度幾乎為0，而無(wú)機(jī)物V1-POSS和ZnO屬于晶體結(jié)構(gòu)。由XRD圖譜可知，V1-POSS加入EP后在2 Θ為18-20時(shí)，有較強(qiáng)的吸收峰，通過(guò)共混法將V1-POSS和ZnO同時(shí)添加到EP中，同樣的只在2 Θ為18-20時(shí)出現(xiàn)較強(qiáng)的吸收峰，說(shuō)明V1-POSS和ZnO在共混后均勻的和環(huán)氧樹(shù)脂混合。
[0105]如圖3所示，紫外輻射前，隨著V1-POSS添加量的增加，彎曲強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)的紫外輻射后的復(fù)合材料表現(xiàn)出同樣的性能。當(dāng)V1-POSS含量增加到6wt%時(shí)，紫外輻射前后的EP復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到最佳值。對(duì)于未經(jīng)UV輻射處理的樣品，V1-POSS改性后的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度提升了 14.75%;相對(duì)于UV輻射后，對(duì)應(yīng)的彎曲強(qiáng)度分別提升了 37.93%，從而證實(shí)了 POSS的力學(xué)強(qiáng)度增強(qiáng)效應(yīng)。
[0106]隨著V1-POSS添加量的進(jìn)一步增大，改性后的復(fù)合材料彎曲強(qiáng)度隨之降低，分析認(rèn)為，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化的POSS粒子與環(huán)氧樹(shù)脂能很好的結(jié)合可以使固化物的交聯(lián)密度增加，改善了材料的韌性，但加入量過(guò)大，POSS粒子在樹(shù)脂基體中的分散不均勻易團(tuán)聚，從而使得EP復(fù)合材料的彎曲性能降低。
[0107]如圖4所示，和圖三的彎曲強(qiáng)度分析結(jié)果類似。紫外輻射前，隨著V1-POSS添加量的增加，沖擊強(qiáng)度呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢(shì)，對(duì)應(yīng)的紫外輻射后的復(fù)合材料表現(xiàn)出同樣的性能。當(dāng)V1-POSS含量增加到6wt%時(shí)，紫外輻射前后的EP復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)到最佳值。對(duì)于未經(jīng)UV輻射處理的樣品，V1-POSS改性后的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度提升了 29.5% ;相對(duì)于UV輻射后，對(duì)應(yīng)的沖擊強(qiáng)度分別提升了 31.19%，從而證實(shí)了 POSS的力學(xué)強(qiáng)度增強(qiáng)效應(yīng)。
[0108]隨著V1-POSS添加量的進(jìn)一步增大，改性后的復(fù)合材料沖擊強(qiáng)度隨之降低，分析認(rèn)為，有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化的POSS粒子與環(huán)氧樹(shù)脂能很好的結(jié)合可以使固化物的交聯(lián)密度增加，改善了材料的韌性，但加入量過(guò)大，POSS粒子在樹(shù)脂基體中的分散不均勻易團(tuán)聚，從而使得EP復(fù)合材料的沖擊性能降低。
[0109]如圖5 (a)所示，在紫外輻射前，未經(jīng)V1-P0SS/Zn0改性的EP環(huán)氧樹(shù)脂在脆性斷口處的微觀形貌時(shí)明顯的河流狀解理狀，表明是該復(fù)合材料具有一種典型的脆性材料特征。圖5(b)經(jīng)過(guò)改性后的EP環(huán)氧樹(shù)脂斷面處的出現(xiàn)了韌窩結(jié)構(gòu)，這表明加入的V1-P0SS/Zn0納米微粒改變了材料的內(nèi)部組成結(jié)構(gòu)，同時(shí)形成的韌窩結(jié)構(gòu)能夠有效地阻止了沖擊作用下產(chǎn)生的裂紋的擴(kuò)散，從而提高了復(fù)合材料的韌性。在紫外光輻射后，未改性的EP表面結(jié)構(gòu)如圖5(c)，比輻射前更平滑，脆性特征更加明顯，表明紫外光能夠降低EP復(fù)合材料裂斷強(qiáng)度，而圖5(d)在紫外輻射后表面結(jié)構(gòu)幾乎沒(méi)有發(fā)生改變。而這與前面分析的添加V1-POSS改性后的復(fù)合材料在紫外光輻射下的機(jī)械強(qiáng)度測(cè)試結(jié)果是一致的，因此，進(jìn)一步證實(shí)了V1-P0SS/Zn0納米微粒的添加能夠不僅能夠提高EP復(fù)合材料的抗紫外老化能力，同時(shí)還改善了復(fù)合材料的機(jī)械強(qiáng)度。
[0110]應(yīng)當(dāng)理解的是，上述針對(duì)較佳實(shí)施例的描述較為詳細(xì)，并不能因此而認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以做出替換、簡(jiǎn)單組合等多種變形，本發(fā)明的請(qǐng)求保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種V1-POSS-ZnO/EP抗紫外增韌復(fù)合材料，其特征在于:按照重量份數(shù)其主要由以下原料制備而成: 100份的環(huán)氧樹(shù)脂、0.1-3份的改性納米氧化鋅、0.1-10份的八乙烯基倍半硅氧烷和3份的2-乙基-4甲基咪唑；其中，環(huán)氧樹(shù)脂作為基體，改性納米氧化鋅作為改性劑，八乙烯基倍半硅氧烷作為增韌劑，2-乙基-4甲基咪唑作為固化劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的V1-POSS-ZnO/EP抗紫外增韌復(fù)合材料，其特征在于:所述原料的重量份數(shù)為:100份的環(huán)氧樹(shù)脂、0.5-3份的改性納米氧化鋅、1-8份的八乙烯基倍半硅氧烷和3份的2-乙基-4甲基咪唑。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的V1-POSS-ZnO/EP抗紫外增韌復(fù)合材料，其特征在于:所述原料的重量份數(shù)為:100份的環(huán)氧樹(shù)脂、2份的改性納米氧化鋅、6份的八乙烯基倍半硅氧烷和3份的2-乙基-4甲基咪唑。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的V1-POSS-ZnO/EP抗紫外增韌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:依次包括以下步驟: 步驟a、改性劑的制備，將納米粒子ZnO在超聲作用下分散于三乙胺醇水溶液中，高速攪拌下加入含有硅烷偶聯(lián)劑的乙醇水溶液，調(diào)節(jié)PH值為中性，置于行星式球磨機(jī)中球磨60mins ;將球磨后的ZnO，用異丙醇稀釋后室溫下離心分離，循環(huán)三次，最后將離心分離得到的固體樣品放于100°C的真空干燥箱中干燥8h，得到改性后的納米氧化鋅； 步驟b、環(huán)氧樹(shù)脂基體的制備，稱取一定量的環(huán)氧樹(shù)脂放置于烘箱中預(yù)熱，取出將其置于80°C的水浴容器內(nèi)，備用； 步驟C、超聲共混處理步驟，將步驟a所得改性后的納米氧化鋅和步驟b所得環(huán)氧樹(shù)脂基體混合，再依次加入八乙烯基倍半硅氧烷和2-乙基-4甲基咪唑，得混合樣品，將所述混合樣品放置于水浴容器內(nèi)攪拌，待攪拌均勻后放入到設(shè)定的壓強(qiáng)在-0.1MPa下的真空烘箱中脫泡處理lh，得脫泡處理后的樣品； 步驟d、將步驟c脫泡處理后的樣品預(yù)熱，待粘度降低后倒入聚四氟乙烯模具中，放入溫度為100°C的烘箱中固化lh，將固化后的復(fù)合材料脫模，打磨處理即得產(chǎn)品。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的V1-P0SS-Zn0/EP抗紫外增韌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟a中，用異丙醇稀釋后室溫下16000rpm離心分離60mins。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的V1-P0SS-Zn0/EP抗紫外增韌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟b中，烘箱的溫度設(shè)定為100°C，預(yù)熱1mins。7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的V1-P0SS-Zn0/EP抗紫外增韌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟c中，將所述混合樣品放置于80°C的水浴磁力攪拌鍋中。8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的V1-P0SS-Zn0/EP抗紫外增韌復(fù)合材料的制備方法，其特征在于:步驟d中，脫泡處理后的樣品放置在80°C的烘箱中預(yù)熱3分鐘。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種Vi-POSS-ZnO/EP抗紫外增韌復(fù)合材料及其制備方法，按照重量份數(shù)其原料組成為：100份的環(huán)氧樹(shù)脂、0.1-3份的改性納米氧化鋅、0.1-10份的八乙烯基倍半硅氧烷和3份的2-乙基-4甲基咪唑；其中，環(huán)氧樹(shù)脂作為基體，改性納米氧化鋅作為改性劑，八乙烯基倍半硅氧烷作為增韌劑，2-乙基-4甲基咪唑作為固化劑。本發(fā)明以八乙烯基倍半硅氧烷作為增韌劑加入到環(huán)氧樹(shù)脂基體中，可有效改善復(fù)合材料的韌性，改性納米氧化鋅可有效改善復(fù)合材料的抗紫外老化能力，上述原料結(jié)合制備得到的復(fù)合材料抗紫外老化性能好，抗沖擊機(jī)械性能強(qiáng)，本發(fā)明復(fù)合材料制備工藝簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)，有利于實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
【IPC分類】C08G59/50, C08K9/06, C08L63/00, C08K3/36, C08K5/549
【公開(kāi)號(hào)】CN105038128
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510382593
【發(fā)明人】蘇海波, 李廷希, 張成祥, 高麗, 宋慧, 姜琳, 王清
【申請(qǐng)人】山東科技大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年11月11日
【申請(qǐng)日】2015年7月3日