纳米材料对环氧树脂耐热性的改性研究
环氧树脂改性方法的研究现状及进展
环氧树脂改性方法的研究现状及进展【摘要】环氧树脂是一种重要的高分子材料，在工业生产和科研领域中具有广泛的应用。
为了改善环氧树脂的性能，研究者们一直在不断探索各种改性方法。
本文通过分类介绍了目前主流的环氧树脂改性方法，并总结了各种方法的研究现状和新进展。
还探讨了环氧树脂改性方法的应用前景和面临的挑战。
结合已有研究成果，对环氧树脂改性方法进行了总结，并提出了未来研究的方向和展望。
通过本文的综述，可以更全面地了解环氧树脂改性方法的研究现状，为相关领域的研究工作提供参考和借鉴。
【关键词】环氧树脂、改性方法、研究现状、新进展、应用前景、挑战、展望、总结、未来研究方向1. 引言1.1 研究背景环氧树脂是一类重要的高性能塑料材料，具有优异的物理性能和化学性能，因此在航空航天、汽车、电子、建筑等领域具有广泛的应用。
传统的环氧树脂在一些特定领域中难以满足需求，比如耐磨性、耐高温性、抗冲击性等方面存在不足。
为了提高环氧树脂的性能，科研人员们纷纷探索各种环氧树脂改性方法。
环氧树脂改性方法的研究背景主要包括以下几个方面：随着科技的不断发展，人们对材料性能要求越来越高，对环氧树脂的改性需求也逐渐增加。
环氧树脂市场的竞争越来越激烈，产品同质化严重，通过改性可以赋予环氧树脂新的特性，增强其竞争力。
环氧树脂的改性不仅可以提高其性能，还可以扩大其应用范围，满足不同领域的需求。
研究环氧树脂改性方法具有重要意义，可以推动环氧树脂行业的发展，提高材料性能，拓展应用领域，并为解决一些实际问题提供新的思路和方法。
当前，环氧树脂改性方法的研究已经取得一系列成果，但仍有许多挑战与待解决的问题，需要进一步深入研究和探索。
1.2 研究目的环氧树脂是一种常见的高分子材料，具有优异的耐热性、耐腐蚀性和机械性能，被广泛应用于涂料、粘接剂、复合材料等领域。
传统的环氧树脂在一些特定的应用场景下存在着一些问题，如耐化学腐蚀性不足、耐冲击性差等。
为了提高环氧树脂的性能和拓展其应用范围，研究人员不断探索各种环氧树脂改性方法。
环氧树脂的改性研究及未来发展
环氧树脂的改性研究及未来发展作者：房俊一来源：《名城绘》2019年第03期摘要：现如今，我国的发展十分迅速，环氧树脂是一种性能优良的基体材料，在机械、电子电器和交通运输等领域扮演着重要的角色。
然而由于其具有高度交联的网状结构使其韧性差、脆性大，限制了其进一步推广应用。
对环氧树脂改性常用的包括橡胶弹性体、热塑性树脂（TP）、互穿聚合物网络（IPNs）、超支化聚合物（HBP）、热致性液晶聚合物（TLCP）、核/壳结构聚合物（CSLP）和刚性微纳米粒子等增韧改性方法。
对上述方法进行了梳理和评述，分析了各种增韧改性方法的发展、机理、优点和不足，展望了环氧树脂增韧的未来发展方向。
关键词：环氧树脂；增韧；改性；研究进展环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上的环氧基团的有机化合物，它是现代工业中常用的三大热固性树脂之一。
常用的环氧树脂由双酚A和环氧氯丙烷缩聚而成，带有侧羟基和环氧端基。
环氧树脂既可以指未经固化的环氧树脂单体，又可以指经固化成型后的环氧树脂聚合物。
环氧树脂作为高性能热固性高分子材料，由于具有粘接力强、优秀的尺寸稳定性，低介电常数，好的机械加工性和优异的耐化学腐蚀性等优点，而被广泛应用于微电子封装、涂料、胶黏剂、灌封料、复合材料、印刷电路板基体材料等领域。
然而，环氧树脂由于其高交联结构而产生的固有脆性，导致其对裂纹发展和生长的抵抗能力较低，此外，在辐射和高温下会降解，从而导致断链和变色。
而且，随着现今科学技术的高速发展，在各领域中对环氧树脂的性能提出了更高的要求，包括良好的可加工性、耐热性、耐化学性、耐湿性、优异的电气和机械性能以及对许多基材的良好附着力。
有机硅树脂是环氧树脂的一种有效改性劑，它能改善环氧树脂的性能。
有机硅的主链由Si—O键组成，键能大于C—C键和C—O键。
因此，有机硅改性环氧树脂具有优异的耐热和耐紫外线性能，还具有良好的疏水性、力学性能、电绝缘性能等。
该方法已经广泛应用于微电子封装与阻燃剂等领域。
纳米粒子改性环氧树脂的研究进展
电性 就是 这 ３ 导 电机 制相互 竞争 的结果 。 种
１ ２ 制备方 法 ．
环 氧树脂 纳米复合 材料 的制 备方 法 主要 有 直接 共 混法 、 插 层聚合 法 、 溶胶 一 法等 。 凝胶 ］ （） １ 直接 共 混 法 该 方法 是制备 纳米 环氧树脂 基 复合 材 料最 直 接 的方 法 。
（ｈ ｌ０ ０ ） ｃ ｘ ｌ ９ ９
的比表面积就越大， 与树脂基体接触面积也越大 ， 材料受冲
＊陕西省工业攻关项 目（０ ０ ０１ ） 陕西省教 育厅专项科研 计划（０ ０Ｋ５ ９ ； ２ １ Ｋ１—８ ； ２ １Ｊ ７ ） 西安工程 大学创Ｎ ￣ －
王琼 ： ，９ ６ 生， 男 １８ 年 硕士
层单元 ， 并使其均匀分散 于聚合物基体 中， 实现 了聚合物和 硅酸盐片层在纳米尺度上的复合 。
通常是将经偶联剂处理的纳米粒子用超声波处理 ， 填充于环
氧 树脂 中 ， 后加 入 固化 剂 ， 成 复 合 材 料 。当 对 填 充 有 纳 然 形 米 材料 的环 氧树脂 溶 液进行 超声 波 处理 时 ， 在 混合 液 中产 会
生空穴或气泡 ， 它们在声场的作用下振动 。当声压达到一定 值时 ， 空穴或气泡迅速增长， 然后突然闭合 ， 在液体的局部区 域产生极高的压力， 导致液体分子剧烈运动。这种压力或液
能、 电磁性 能、 光学等方面的最新研 究进展 ， 并对其应 用前景进行 了展 望， 最后提 出了一种新 的方案 ， 以期提 高其综合
性能 ， 而拓 宽环氧树 脂在 电子封 装材料 方面的应用领域 。 从
关 键 词 纳米粒子 环 氧树脂 改性
环氧树脂的改性研究发展
环氧树脂的改性研究发展付东升 1 朱光明 1 韩娟妮2（1西北工业大学化工系，2西北核技术研究所）1、前言近年来，科研工作者对环氧树脂进行了大量的改性研究，以克服其性脆，冲击性、耐热性差等缺点并取得了丰硕的成果。
过去，人们对环氧树脂的改性一直局限于橡胶方面，如端羧基丁脂橡胶、端羟基丁腊橡胶、聚琉橡胶等[1—4]。
近年来，对环氧树脂的改性不断深入，改性方法日新月异，如互穿网络法、化学共聚法等，尤其是液晶增韧法和纳米粒子增韧法更是近年来研究的热点。
综述了近年来国内外对环氧树脂的改性研究进展。
2、丙烯酸增韧改性环氧树脂利用丙烯酸类物质增韧环氧树脂可以在丙烯酸酯共聚物上引入活性基团，利用活性基团与环氧树脂的环氧基团或经基反应，形成接技共聚物，增加两相间的相容性。
另一种方法是利用丙烯酸酯弹性粒子作增韧剂来降低环氧树脂的内应力。
还可以将丙烯酸酯交联成网络结构后与环氧树脂组成互穿网络(IPN)结构来达到增韧的目的。
张海燕[5]等人利用环氧树脂与甲基丙烯酸加成聚合得到环氧-甲基丙烯酸树脂(EAM)，其工艺性与不饱和聚酯相似，化学结构又与环氧树脂相似，得到的改性树脂体系经固化后不仅具有优异的粘合性和化学稳定性，而且具有耐热性好、较高的延伸率，固化工艺简单等优点。
同时由于共聚链段甲基丙烯酸酯的引入，体系固化时的交联密度降低，侧基的引入又为主链分子的运动提供更多的自由体积，因此改性体系的冲击性能得以提高。
韦亚兵[6]利用IPN法研究了聚丙烯酸酯对环氧树脂的增韧改性。
他将线性聚丙烯丁酯交联成网状结构后与环氧树脂及固化剂固化，形成互穿网络结构。
该方法增加了丙烯酸丁酯与环氧树脂的相容性。
该互穿网络体系具有较高的粘接强度和优异的抗湿热老化能力。
李已明[7]通过乳液聚合法首先制备出丙烯酸丁酯(PBA)种子乳液，在引发剂作用下合成出核乳液，然后在该种子上引入聚甲基丙烯酸甲酯壳层得到核壳粒子。
利用该粒子来增韧环氧村脂时，由于聚甲基丙烯酸甲酯的溶解度参数与环氧树脂的溶解度参数相近，因此两者的界面相容性非常好。
环氧树脂改性方法的研究现状及进展
环氧树脂改性方法的研究现状及进展1. 引言1.1 环氧树脂改性的意义环氧树脂是一种重要的聚合物材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
纯环氧树脂在一些特定的工程应用中存在一些缺陷，例如脆性、耐磨性差、耐溶剂性低等。
为了克服这些缺点，对环氧树脂进行改性已成为当前研究的热点之一。
环氧树脂改性的意义主要体现在提高环氧树脂的性能和应用范围。
通过改性，可以有效改善环氧树脂的力学性能、耐磨性、耐热性、耐化学性等方面的性能，使其更加适用于各种工程领域。
环氧树脂改性还可以扩大环氧树脂的应用范围，满足不同工程需求的要求。
环氧树脂改性不仅可以提高环氧树脂的性能和应用范围，还可以推动环氧树脂在更多领域的应用，促进材料科学领域的发展。
在当前材料科学研究中，环氧树脂改性的意义愈发凸显，具有重要的研究和应用价值。
1.2 环氧树脂改性的研究背景环氧树脂是一种重要的高分子材料，在工业生产中有着广泛的应用。
传统的环氧树脂在某些方面仍然存在一些不足，比如耐热性、耐磨性和耐腐蚀性等方面的性能需要进一步改进。
对环氧树脂进行改性已成为当前研究的热点之一。
环氧树脂改性的研究背景主要源自对环氧树脂性能提升的需求。
传统环氧树脂的性能不能满足现代工业的需求，比如在航空航天、汽车制造、电子设备等领域，对材料性能的要求越来越高。
为了提高环氧树脂的性能，需要通过改性手段来改善其特性。
近年来，环氧树脂改性的研究不断取得新的进展，涌现出了各种改性方法。
从物理改性到化学改性再到纳米材料改性，各种方法都在不同程度上改善了环氧树脂的性能。
通过这些改性方法，环氧树脂的力学性能、耐磨性、耐高温性等方面得到了提升，为其在更广泛领域的应用提供了可能性。
通过对环氧树脂改性方法的研究，可以更好地满足不同领域对材料性能的需求，推动环氧树脂改性技术的发展和应用。
1.3 本文目的和意义本文的目的在于系统总结环氧树脂改性方法的研究现状和进展，探讨不同改性方法的优缺点及应用情况，为环氧树脂材料的性能优化提供参考。
无机纳米粒子改性环氧树脂的最新研究进展
Ｍ ＡＳＵＮＡＧＡ ｔ ｕ ｏ ｉ Ｔａ ｓ ｎ ｒ 。Ｗ ＡＮＧ ｐｉ Ｄｅ ｎｇ
（ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｔｒ ｌ Ｓ ｉ ｃ ｎ ｎ ｉ ｅ ｉ ， ｎ ｊ Ｕｎｖ ｒｉ ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ０ ２ １ ｏｌ ｅ ｅｉ ｓ ｃ ｎ ｅ ｄＥ ｇｎ ｒ ｇ Ｔｏ ｇ ｉ ｉ ｓｔ Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ９ ； ｅ ｏ Ｍａ ａ ｅ ａ ｅ ｎ ｅ ｙ
２ Ｓ ａ ｇ ａ ａ ｙ ｓｎ Ｃｏ ｈ ｎ ｈ ｉ ｎ ｕ Ｒｅ ｉ ．，Ｉ ｄ，Ｓ ａ ｇ ａ ０ ８ ８ Ｓ ｔ ｈｎｈｉ １１） ２
Ａｂ ｔａ ｔ ｓｒ ｃ
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ａ ｄ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｎ ｒ ａ ｉ ｎ ｎ ａ ｔ ｌｓ ｍｏ ｉｉｄ ｅ ｏ ｙ ｒ ｓｎ ｒ ｒ ｓ ｎ ｅ ． Ｔｈ ｏ ｇ ｓ ａ ｃ ｎ ｃ ａ ｉｍ ｆｉ ｏ ｇ ｎ ｃ ａ ｏ ｐ ｒｉ ｅ ｄ ｆ ｐ ｘ ｅ ｉ ｓ ａ ｅ ｐ ｅ ｅ ｔ ｄ ｃ ｅ ｒｕ ｈ
无机 纳米粒 子改性 环氧树 脂 的最新研 究进展 ／ 丁 弋等
・５ ・
无机纳 米粒 子 改性 环 氧树脂 的最新 研 究进展
丁 弋 林 文庆 奥野敦 史 大西清春 益永达 则 王德平 ， ， ， ， ，
（ 同 济 大 学 材 料科 学 与工 程 学 院 ， 海 ２０ ９ ； 上 海 三 悠树 脂 有 限公 司 ， １ 上 ０ ０ ２２ 上海 ２ １１ ） ０ ８８ 摘 要 介 绍 了无机 纳 米 粒 子 改 性 环 氧 树 脂 的研 究现 状 及 其 作 用机 理 。通 过 大 量 文献 资料 的 分 析 整 理 ， 出 了 提
环氧树脂的改性与增韧研究
环氧树脂的改性与增韧研究引言环氧树脂是一种重要的聚合物材料，具有优异的力学性能和化学稳定性，在工业领域中广泛应用。
然而，传统的环氧树脂存在一些固有的缺点，如脆性、易开裂和低冲击韧性等。
为了提高环氧树脂的性能，研究人员不断努力开展改性与增韧研究，以满足不同领域对材料性能的需求。
一、环氧树脂的改性方法1. 添加剂改性添加剂是改善环氧树脂性能的常见方法之一。
通过添加不同类型的添加剂，如填料、增塑剂和稀释剂等，可以调整环氧树脂的硬度、抗冲击性和粘附性等性能。
填料的加入可以增加环氧树脂的强度和硬度，同时降低成本。
增塑剂的加入可以提高环氧树脂的柔韧性和延展性，改善其加工性能。
稀释剂的加入可以调节环氧树脂的粘度，降低粘度有利于涂层的施工。
2. 聚合物改性聚合物改性是另一种常见的环氧树脂改性方法。
将其他聚合物与环氧树脂共混，可以改变其力学性能和热性能。
常用的聚合物改性剂包括丙烯酸酯、苯乙烯和聚酰胺等。
通过共混聚合，可以在环氧树脂中引入新的相，从而改善其力学性能和耐热性。
此外，聚氨酯改性剂也常用于环氧树脂的改性，可以提高其抗冲击性和抗裂性。
二、环氧树脂的增韧方法1. 纤维增韧纤维增韧是一种常用的增韧方法，主要通过引入纤维增强相来增加环氧树脂的韧性。
常用的纤维增韧剂包括玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维等。
这些纤维增韧剂具有高强度和高模量的特点，可以增加环氧树脂的拉伸强度和韧性。
此外，纤维增韧还能提高环氧树脂的热稳定性和抗老化性能。
2. 橡胶增韧橡胶增韧是另一种常见的增韧方法，通过在环氧树脂中引入橡胶颗粒，可以提高其冲击韧性和拉伸韧性。
常用的橡胶增韧剂包括丁苯橡胶、丙烯酸酯橡胶和乙烯-丙烯橡胶等。
橡胶颗粒能吸收冲击能量，从而有效阻止环氧树脂的开裂和断裂。
此外，橡胶增韧还能提高环氧树脂的耐热性和耐溶剂性。
三、环氧树脂的改性与增韧研究进展随着科学技术的不断发展，环氧树脂的改性与增韧研究取得了显著的进展。
一方面，研究人员通过改变添加剂的类型和含量，实现了对环氧树脂性能的精确调控。
改性碳纳米管增强环氧树脂力学性能研究进展
关 键 词 ： 纳 米 管 ； 能 团 化 ； 性 ； 氧 树脂 碳 官 改 环 中 图 分 类 号 ：Ｑ ２ ． 文 献标 识 码 ： 文 章 编号 ：０ ４ ２ ４ （００ １— ０ ６ ０ Ｔ ３ ３５ Ａ １０ — ８ ９ ２ １ ）０ ０ ５ — ６
０ 前Leabharlann 言 而增强 Ｃ Ｔ ／Ｐ复 合材 料 的力 学性 能 ， 内外 采取 Ｎｓ Ｅ 国 多种途 径对 Ｃ Ｔ 表 面进行 改 性 。通常 的方 法 是先 Ｎｓ 对 Ｃ Ｔ 进行 表 面官 能 团化 ，在其 端 口或侧 壁 引进 Ｎｓ 功 能性基 团 以增 加其 水溶 性 ， 提高 Ｃ Ｔ 在 Ｅ Ｎｓ Ｐ中的
摘
要 ： 有 低 密 度 、 强 度 和 高 模 量 等 优 异 力 学 性 能 的 碳 纳 米 管 （ Ｎ ｓ 是 环 氧 树 脂 （ Ｐ 基 体 的 理 想 具 高 Ｃ Ｔ） Ｅ）
增强材 料 ， 而 Ｃ Ｔ 然 Ｎ ｓ在 Ｅ 体 中 分 散 性 较 差 ， 且 其 与 Ｅ Ｐ基 并 Ｐ之 间 难 以 形 成 有 效 的 结 合 界 面 ， 成 为 制 约 这 Ｃ Ｔ／Ｐ复合 材 料 力 学 性 能 进 一 步 增 强 的 关 键 因 素 ， Ｃ Ｔ 行 官 能 化 改 性 则 是 解 决 上 述 问 题 的 有 效 途 ＮｓＥ 对 Ｎ ｓ进
中 国 胶 粘 剂
一
２１ ０ ０年 ｌ 第 １ 第 １ 期 ０月 ９卷 ０
Ｖｏ ．９ Ｎｏ １ Ｏｃ．０１ １１ ．０， ｔ２ ０
５ 一 ６
Ｃ ＮＡ ＡＤ ＨＩ ＨＥＳ ＶＥ Ｉ Ｓ
改性碳 纳米管增 强环 氧树脂 力学性能研 究进展
晁 吉 福 ，吴耀 国 ，刘 燕 燕
（ 西北 工 业 大 学 理 学 院应 用 化 学 系 ， 西 西 安 陕 ７０２ ） １１ ９
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表 1 不同纳米粒子复合材料的玻璃化温度
纳米粒子种
质量分数/ %
类 g/ 100 g 0
1
2
3
4
5
SiO2 T iO2 - Al2O3
120 64 121 35 126 65 90 18
( 30 46) ( 31 17) ( 36 47) 126 59 130 48 129 26 90 18 ( 36 41) ( 40 3) ( 39 08) 131 98 137 97 136 52 90 18 ( 41 8) ( 47 79) ( 46 34)
[ 4] Ji XL, Jing JK , Jiang W, et al . Tensile modulus of polymer nanocom posites[ J] . Polym Eng Sci, 2002, 42( 5) : 983- 993.
表 2 不同纳米粒子复合材料的玻璃化温度
Tg/
0
1
2
3
4
5
6
7
MMT
90 47
141 24
121 29
142 39
140 18
141 10
138 95
129 01
Sepiolite
90 47
141 02
141 73
139 96
140 32
可见, 随着海泡石与蒙脱土的加入, 基体的玻 璃化温度提高, 提高的幅度最大达 50 , 而 与含 量没有关系。由图 4 可见, 蒙脱土呈层状剥离, 形 成插层纳米复合材料。通过高速搅拌, 海泡石晶格 破坏, 形成单个的纤维, 在环氧树脂中形成大网状 结构, 起到了纤维增强的作用, 限制了高分子链的 运动, 从而使环氧树脂基体的玻璃化温度大幅度提 高。海泡石/ 环氧树脂纳米复合材料的透射电镜照 片见图 5, 由图可见, 海泡石成纤维状分散于树脂 中, 起到了微纤维增强的作用, 从而使环氧树脂的 玻璃化温度提高。
图 1 SiO2/ 环氧树脂浇铸体 TEM 照片( 1 2万倍)
图 2 - Al2O3/ 环氧纳米复合材料 TEM 照片( 4 万倍)
图 3 TiO2 纳米复合材料的 TEM 照片( 4 万倍)
图 1~ 3 分别为 3 种纳米复合材料的透射电镜 照片, 可以看出, SiO2、T iO2 在环氧树脂中分散情 况良好, - Al2O3 有部分团聚体。
增韧, 玻璃化温度提高。因此, 纳米粒子改性聚合 物将成为提高聚合物耐热性的另 1 种方法。
本文采用不同的纳米粒子制备纳米复合材料, 研究不同纳米粒子对环氧树脂基体耐热性的影响。 1 实验部分 1 1 原材料
环氧树脂 CYD- 128, 环氧值 0 51~ 0 54 eq/ 100 g, 岳阳石油化工 有限责任公司环氧树脂事业 部; 液态甲基四氢苯酐 JHB- 590, 酸值( KOH) 660 ~ 685 mg/ g , 大连金世化工有限公司; 纳米 T iO2, 80 nm, 纳米 Al2O3, 30~ 35 nm, 西北大学化工系; 丙酮, 工业 品, 西安 化 学试 剂 厂; 偶 联 剂 KH 570, 南京曙光 化工 总厂。纳米 硅基 氧化物 SiO2, 舟山明日 纳米材料有限 公司。有机蒙 托土, 海泡 石, 陕西矿物化工研究所。 1 2 环氧树脂纳米复合材料制备方法
[ 3] Ng CB, A sh BJ, Schadler LS, et al. A study of the mechanical and permeability properties of nano- and micron- TiO2 filled epoxy compos it es [ J] . ADV Compos Let , 2001, 10 ( 3) : 101- 111.
增大, 使玻璃化温度升高[ 7] 。可见, 纳米粒子的加 入可使体系的玻璃化温度明显升高, 提高体系的耐 热性。 2 2 粘土对环氧树脂体系玻璃化温度的影响
到目前为止, 能够在插层纳米复合材料中得到 应用的有蒙脱土、高岭土、海泡石等少数几种属于 层状硅酸盐的物质[ 8] 。由于它们具有较大的初始间 距以及可交换的层间阳离子, 使得我们可以利用离 子交换的方式将它们的层间距扩大到允许聚合物分 子链插入的程度, 从而可以利用它们制备出性能优 异的插层纳米复合材料[ 9] 。蒙托土属层状粘土。海
[ 2] Zheng yaping, Zheng ying, N ing Rongchang. Ef fects of nanoparticles SiO2 on the performance of the nanocomposit es [ J] . M aterials Letters, 2003 ( 57) : 2940- 2944.
19
匀, 抽空脱气后浇入涂有脱模剂并预热好的钢模具 中, 经 130 / 5 h+ 150 / 5 h 固化完全后, 冷却 脱模。 1 3 纳米环氧树脂复合材料性能测试
玻璃化温度的测定采用 USATAM DSC2910, 在 N2 气氛下, 升温速度为 21 份 MMT 的 TEM 照片( 4 万倍)
图 5 加入 1 份海泡石的 TEM 照片( 1 万倍)
3结 论 通过一定的方式, 使纳米粒子及粘土粒子分散
于环氧树脂基体中, 可使环氧树脂的玻璃化温度大
幅度提高, 最多可提高 50 。 参考文献:
[1] 兰立 文, 高 分 子 物 理 [ M ] . 西 安: 西 北 工 业 大 学 出 版 社, 1992.
0引 言 聚合物的耐热性是决定聚合物适用范围的条件
之一, 聚合物耐热性的提高会扩大聚合物的使用范 围。提高树脂耐热性的途径有 3 个: 增加高分子链 的刚性; 使聚合物结晶; 增加聚合物的交联度[ 1] 。 这 3 种方法势必使聚合物的韧性有所丧失。
纳米材料是指平均粒径在 100 nm 以下的材料, 由于具有相当大的相界面面积, 使它具有许多宏观 物体所不具备的新颖的物理、化学特性。通过精细 控制纳米材料在高聚物中的分散与复合, 能够在树 脂较弱的微区内起补强、填充, 增加界面作用力, 减少自由体积的作用。仅以很少的无机粒子体积含 量, 就能在 1 个相当大的范围内有效地改善复合材 料的综合性能, 不仅起到增强、增韧、抗老化的作 用, 而且不影响材料的加工性能[ 2] 。据文献[ 3、4] 报 道, 在聚合物中添加纳米材料, 可使聚合物增强、
118 7 ( 28 52)
104 26 ( 14 08)
注: 括号内为纳米环氧树脂较纯环氧树脂的 T g 高出的温度
由表 1 可见, 纳米粒子的加入, 均使体系的玻 璃化温度升高。对于 SiO2/ 环氧树脂体系, 纳米粒 子的加入使玻璃化温度提高 14~ 36 , 在 SiO2 质 量分数为 3% 时, 玻璃化温度最高( 126 65 ) ; 对 于 TiO2/ 环氧树脂体系, 纳米粒子的加入使玻璃化 温度提高 36~ 40 , 在 T iO2 质量分数为 2% ~ 3% 时, 玻璃化温度最高( 130 48 ) ; 对于 - Al2O3/ 环氧树脂体系, 纳米粒子的加入使玻璃化温度提高 41~ 48 , 在 - Al2O3 质量分数为 2% 时, 玻璃化 温度最高( 137 97 ) 。
热 固性 树脂
第 21 卷第 1 期 2006 年 1 月
18
Thermosetting Resin
Vol 21 No 1 Jan. 2006
纳米材料对环氧树脂耐热性的改性研究
郑亚萍, 宁荣昌, 陈立新
( 西北工业大学理学院应用化学系, 陕西 西安 710072)
摘 要: 采用纳米 TiO2 、Al2O3、SiO2, 层状粘土有机蒙托土、海泡石和环氧树脂制备纳米复合材 料, 通过 透射 电镜 研究纳米粒子在环氧树脂基体中的分散情况, 采用差热分析测试不同纳米环 氧树脂复合 材料的玻 璃化温度。 结果表明, 纳米粒子分散于基体中, 可使环氧树脂的玻璃化温度提高。 关键词: 纳米复合材料; 玻璃化温度; 环氧树脂 中图分类号: TQ327 12 文献标识码: A 文章编号: 1002- 7432( 2006) 01- 0018- 03
20
热 固性 树脂
第 21 卷
泡石具有纤维状结晶性质, 由于链群之间仅以四角 负电荷。海泡石阳离 子交换容 量在 20~ 45 mmol/ 共用氧原子连接, 连接力较弱, 当受到剪切力作用 100g 之间[ 10, 12] 。采用 有机蒙托土与海泡石制备不
时纤维晶体之间极易分散, 可形成众多的细小纤维 同含量粘土纳米复合材料, 测试其玻璃化温度, 结 晶体。在孔道中 存在可变换的 阳离子 K + 、Ca2+ 、 果见表 2。 Na+ 等, 主要的平衡是由于 Al3+ 置换 Si4+ 所多出的
Abstract: The nanocomposite were prapared with nanoparticles T iO2、Al2O3、SiO2、MMT、Sepiolite and epoxy resin. The dispersion of nanoparticles in epoxy resin was observed with TEM. The glass transition temperature ( T g) of different nanocomposit es was tested by DSC. As a result, nanopart icles which was dispersed in resin could enhance the T g of resin system. Key words: nanocomposite; glass transit ion temperature; epoxy resin
收稿日期 2005- 08- 29; 修回日期 2005- 09- 30 作者简介 郑亚萍 ( 1969 ) , 女, 山西省岢岚县人, 西 北工业大 学副教授、博士, 主要从事聚合物基复合材料及涂料、胶粘剂、纳 米复合材料的研究。 联系方式 E- mail: zhengyp@ nwpu. edu. cn