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环氧复材应用(三)环氧5纳米SiO2型

时间:2010-05-29 04:23来源:本站整理 作者:佚名 点击:
环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基以及羟基、醚键等活性基团和极性基团,因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较,环氧树脂的种类和牌号最

环氧树脂、酚醛树脂及不饱和聚酯树脂被称为三大通用型热固性树脂。它们是热固性树脂中用量最大、应用最广的品种。环氧树脂中含有独特的环氧基以及羟基、醚键等活性基团和极性基团,因而具有许多优异的性能。与其他热固性树脂相比较,环氧树脂的种类和牌号最多,性能各异。环氧树脂固化剂的种类更多,再加上诸多的促进剂、改性剂、添加剂等,可以进行多种多样的组合和组配,从而能获得各种各样性能优异的、各具特色的环氧固化体系和固化物。几乎能适应和满足各种不同使用性能和工艺性能的要求。这是其他热固性树脂所无法相比的。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,环氧树脂复合材料是,以环氧树脂为基材的材料;树脂基复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种,是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂,而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂(简称双酚A型环氧树脂)为主;其次是缩水甘油胺类环氧树脂。
    (4)热固性环氧树脂基SiO2纳米复合材料
    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。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,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。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,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。据中国环氧树脂行业协会(www.epoxy-e.cn)专家介绍,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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