环氧树脂是一种由环氧预聚物与固化剂反应形成的具有三维网状结构的热固性聚合物,因附着力强、化学稳定性好、机械强度高、易加工成型而被广泛应用于航空航天、汽车、电子、电气和土木工程等领域。然而,环氧树脂往往存在脆性和韧性不足的缺陷,大多数报道的环氧树脂改性方法都会损害其热阻,这极大地限制了其在各个领域的应用。
近年来,硬质纳米颗粒改性环氧树脂已成为高强高韧性环氧树脂复合材料。纤维素纳米纤维是由纤维素分子组成的纳米级纤维,具有极小的尺寸和较高的表面积体积比。然而,由于纤维素纳米纤维之间的范德华力和静电吸引,它们在加工和应用过程中容易结块,导致分散性降低,影响其在材料制备中的性能。离子液体是一种特殊类型的液体,通常由有机阳离子和无机或有机阴离子组成,这种独特的结构使其具有蒸气压低、热稳定性好、溶解度多样等特性。作为特殊的分散剂和增韧剂,离子液体能通过设计和合成相应的化学结构以达到特定的效果,在材料科学与工程领域具有广阔的前景。基于上述研究,研究人员在分子结构设计的基础上,通过简单的一步烷基化反应合成了一种新型离子液体,开发了其在环氧树脂复合材料制备中的多功能应用前景。纤维素纳米纤维表面的羧酸阴离子可以与离子液体的阳离子相互作用,从而促进纤维素纳米纤维在环氧树脂基体中的分散。这两种组分能协同提高环氧复合材料的耐热性,增强环氧树脂的韧性,而不影响环氧树脂的透明度。
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