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摘 要

本文通过在环氧树脂（DGEBA）和聚二甲基硅氧烷(PDMS)互穿网络中引入改性纳米二氧化硅（e-silica）起到增容剂的作用，从而做到增韧改性的效果。本文采用的合成互穿聚合物网络（IPN）的方法为半分步、半同步法合成互穿聚合物网络，即先对聚二甲基硅氧烷（PDMS）进行预交联反应，从而使得PDMS能有一定的交联度，形成一定程度的网络，然后采用共溶剂法让先前预交联的PDMS与DGEBA、改性纳米二氧化硅(e-silica)混合于三氯甲烷溶剂中。一方面，改性二氧化硅（e-silica）表面的环氧基团能与环氧树脂（DGEBA）的环氧基团参与固化反应；另一方面，改性二氧化硅（e-silica）表面的羟基能与PDMS发生氢键作用。从而由于e-silica起到的增容作用，两组分的相分离在凝胶固化前被有效的抑制，两者固化速率一致，达到形成接近分子水平的互穿网络。在接下来固化的反应中，PDMS和DGEBA反应同步，但又各自独立进行反应。

在改性二氧化硅（e-silica）增容作用下，环氧树脂（DGEBA）和聚二甲基硅氧烷（PDMS）互穿形成的互穿聚合物网络（IPN）与纯（DGEBA）相比，储能模量略有下降，冲击强度以及断裂伸长率都随着PDMS含量的增加而增加。

本文通过使用改性纳米二氧化硅（e-silica）增容原本极不相容的PDMS/DGEBA两相体系，形成互穿聚合物，起到了对传统环氧树脂的增韧改性的作用，有利于指导实际工业生产。

关键词：聚二甲基硅氧烷 环氧树脂 二氧化硅 互穿网络

Research of DGEBA/PDMS IPN By Modified Silica

ABSTRACT

In this paper, the modified silica (e-silica) was introduced into the epoxy resin (DGEBA) and polydimethylsiloxane (PDMS) interaction network to play the role of the compatibility agent, so as to achieve the effect of toughening modification. In this paper, the method for synthesis of interpenetrating polymer network (IPN) is semi step, semi synchronous to interpenetrate polymer network. First, carry on PDMS pre crosslinking reaction to make the PDMS has a certain degree of crosslinking.It means a certain degree of network is formated ,then run after the same solvent method to previously pre crosslinking of PDMS with DGEBA,e-silica mixed in the trichloromethane solvent. On the one hand, the epoxy groups on the surface of e-silica can participate in curing reaction with epoxy groups in the epoxy resin (DGEBA); on the other hand, hydroxyl groups on the surface of e-silica can interact hydrogen bonding with PDMS. As a function of e-silica, the phase separation of the two components is effectively suppressed before the gel is solidified and the rate is consistent, so that the mutual wear of the near molecular level can be achieved. In the next cure reaction, the reaction of PDMS and DGEBA is synchronization, but also their own independent reaction.

In the compatibilization of e-silica, epoxy resin (DGEBA) and poly dimethylsiloxane (PDMS) interpenetrating formed IPN compared to the pure (DGEBA) the storage modulus decreases slightly, impact strength and elongation at break were increased with the increase of PDMS.

This paper through the modification of nano silicon dioxide (e-silica) compatibilize the two-phase system of PDMS/DGEBA, forming interpenetrating polymer, played the role of traditional epoxy resin toughening modification, have certain guiding significance for the preparing of the actual production.

Keywords: PDMS;DGEBA;silica;IPN.

目录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 聚二甲基硅氧烷（PDMS） 2

1.2.1 PDMS的特点 2

1.2.2 PDMS的应用 3

1.3 二氧化硅 4

1.3.1 二氧化硅的制备 4

1.3.2 纳米二氧化硅的改性 6

1.3.3 改性纳米二氧化硅的增容作用 6

1.4 环氧树脂 6

1.4.1 环氧树脂的特点 6

1.4.2 PDMS对环氧树脂的改性 7

1.4.3酸酐固化反应机理 7

1.5 本论文的研究内容及意义 8

第二章 实验部分 9

2.1 纳米SiO₂改性 9

2.1.1 实验原料与设备 9

2.1.2 KH-560的水解 10

2.1.3 KH-560（水解处理过的）改性纳米二氧化硅的工艺 10

2.2 改性二氧化硅增容环氧树脂/聚硅氧烷复合体系 11

2.2.1实验原料及设备 11

2.2.2 PDMS网络的制备与预溶胀 12

2.2.3 DGEBA网络的制备 12

2.2.4 （DGEBA/e-silica）/PDMS互穿网络的制备 13

第三章 结果与讨论 14

3.1 改性纳米二氧化硅的表征 14

3.1.1红外分析 14

3.1.2热重分析 15

3.2 对 PDMS/DGEBA 互穿网络的测试与分析 15

3.2.1 含氢硅油的量对预交联度的影响 15

3.2.2 不同比例PDMS含量对IPN力学性能的影响 16

3.2.3红外分析 19

3.2.4 对冲击试条断面进行扫描电镜分析 20

第四章 结论 21

4.1 改性纳米二氧化硅 21

4.2 改性二氧化硅增容法制备PDMS/环氧树脂互穿网络 21

参考文献 22

致谢 24

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