填料微觀形態對聚雙環戊二烯樹脂的增強機理研究

《填料微觀形態對聚雙環戊二烯樹脂的增強機理研究》是張利為項目負責人，寧波大學為依託單位的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：填料微觀形態對聚雙環戊二烯樹脂的增強機理研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：張利
• 依託單位：寧波大學

項目摘要

聚雙環戊二烯（PDCPD）是一種新型熱固性樹脂，由於其高性能、低成本、易成型加工，其複合材料的力學增強研究日益受到重視。然而，現有研究在考察PDCPD複合材料的力學增強效果時，僅局限於填料和樹脂基體界面相容性的影響，而忽略了PDCPD複合材料中的填料微觀形態的影響。本項目中，選擇三種典型填料，通過填料表面功能化引入定量的不同官能團，評價填料/DCPD的開環易位聚合（ROMP）反應參數對PDCPD複合材料中填料微觀形態的影響，進而研究填料微觀形態對PDCPD複合材料力學性能的影響。擬通過比較研究填料/DCPD的ROMP反應參數、填料微觀形態以及複合材料力學性能之間的關係，闡明ROMP的反應參數對填料微觀形態的影響機理，揭示填料微觀形態對複合材料力學性能的增強機理，為PDCPD複合材料的結構與性能控制找到規律性認識。此研究無論是從基礎研究還是從工業套用的角度，都具有重要的科學意義和實際意義。

結題摘要

本項目採用不同維度的定量官能團功能化填料，探討填料/DCPD體系的固化反應對填料微觀形態的影響，進而研究PDCPD複合材料的增強增韌及其機理。此外，本項目將研究延伸至如下兩個領域：不同維度的填料對取代聚乙烯的附生結晶行為的影響；不同維度填料對超臨界CO2發泡聚乙烯的形貌調控的影響。取得了一系列有特色的創新性成果。 不同官能團功能化的SiO2納米填料對聚雙環戊二烯樹脂的增強增韌效果及其機理不同。較純PDCPD材料，PDCPD/0.2wt% V-SiO2（乙烯基功能化SiO2）複合材料的屈服強度有所下降，而其斷裂伸長率從9.0%顯著增加至143.4%，使韌性從2.58提高到40.94 MPa，提高了約14倍。PDCPD/V-SiO2對韌性的顯著提高歸因於V-SiO2促進了拉伸過程中微孔和微裂紋的形成，此過程中吸收了大量能量。較純PDCPD材料，PDCPD/0.3wt% P-SiO2（苯基功能化SiO2）複合材料的斷裂伸長率有所下降，而屈服強度和衝擊強度均明顯上升，分別增加了63%和220%。PDCPD/P-SiO2對衝擊強度的顯著增強可能歸因於P-SiO2與基體材料之間很好的結合牢度，使得衝擊測試中載荷很好地轉移給剛性P-SiO2。 採用溶液共混方法製備了 PE21Br(取代基間隔為21個碳原子的精確取代聚乙烯)/單壁碳納米管和PE21Br/還原石墨烯複合材料。PE21Br在單壁碳納米管表面形成串晶，PE21Br在石墨烯基底表面平行方向生成棒狀晶體。單壁碳納米管和還原石墨烯促進了晶格結構的有序，誘導 PE21Br 結晶的晶格結構由三斜晶轉變為正交晶。PE21Br/單壁碳納米管和PE21Br/還原石墨烯複合材料的熔融溫度比本體的分別高出約 20°C和97°C. 線性低密度聚乙烯/碳納米管複合發泡材料中，碳納米管的加入不僅促進了泡孔的異相成核，也防止了開孔過程中泡孔塌陷，防塌陷是實現泡孔尺寸小、泡孔密度高的開放泡孔結構的關鍵。