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热固性环氧树脂基SiO2纳米复合材料

信息来源:paintkey.com  时间:2010-05-27  浏览次数:190

  ①制备方法
  硅烷偶联剂(KH-550)用2~5倍的丙酮稀释,硅烷偶联剂的用量约为纳米SiO2质量的O.5%~1.O%,调节pH值为7~9。超声波分散30min,加入纳米SiO2,充分搅拌并升温至100~120℃。在高速分散机上分散20min。加入E-51环氧树脂,混合均匀、出溶剂,升温至130℃、温1h。在高速均质分散机上分散20min。冷却后加入液态甲基四氢苯酐,混合均匀,抽真空脱气泡后浇注、固化、脱模。
  ②纳米Si02对热固性环氧树脂力学性能的影响
  经偶联剂处理的纳米Si02粒子的引入,以大幅度提高环氧树脂复合材料的冲击强度。冲击强度提高的幅度主要由纳米粒子的分散情况和含量决定。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,如果纳米SiO2粒子均匀分散于环氧树脂基体之中,当复合材料受到冲击载荷时,纳米粒子表面与基体材料之间产生微裂纹、收冲击能,从而达到增韧的效果。如果纳米增强材料用量过大,微裂纹易发展成宏观开裂,反而降低了体系的性能。
  不同纳米Si02含量对热固性环氧树脂基Si02纳米复合材料力学性能的影响见表4-13。可以看出纳米SiO2的引入,复合材料的拉伸强度、拉伸模量和冲击强度提高。当纳米Si02含量为3%时,综合性能最好;当纳米Si02含量超过3%时,由于分散困难,部分纳米Si02粒子开始出现返粗现象,致使材料性能下降。
  表4-13 纳米SiO2含量对热固性环氧树脂基Si02纳米复合材料力学性能的影响
  性能 含 量/%
  O l 2 3 4 5
  冲击韧性/(kJ/㎡) 拉伸强度/MPa 拉伸模量/GPa 10.2 35.3 3.2 12.1 38.3 3.4 13.1 40.8 3.6 1S.9 75.7 3.6 12.7 42.2 3.2 10.8 38.6 3.1
  ③纳米SiO22对热固性环氧树脂玻璃化温度的影响
  经偶联剂处理的纳米SiO2粒子与环氧树脂之间的相互作用很强,使体系交联密度增大、玻璃化温度提高,有效地提高了复合材料的耐热性。表面处理后的纳米粒子在基体中实际起到了交联点的作用,一方面其表面的偶联剂分子与环氧树脂键合,大大提高了界面强度,起到化学交联点的作用;另一方面其表面有利于环氧树脂分子链的缠结,形成物理交联。
  不同纳米SiO2含量对热固性环氧树脂基SiO2纳米复合材料玻璃化温度的影响见表4-4。可以看出纳米SiO2的引入使体系玻璃化温度提高。当纳米SiO2含量为3%时,该复合材料的玻璃化温度达到126.7℃,比环氧树脂浇注体的高36.5℃。
  表4-14 纳米Si02含量对热固性环氧树脂基Si02纳米复合材料玻璃化温度的影响
  含量/% O 1 2 3 4 5
  Tg/℃ 90.2 120.6 121.4 126.7 118.7 104.3

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