纳米材料对环氧耐热改性研究

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。这3种方法势必使聚合物的韧性有所丧失。介绍了纳米材料对环氧树脂耐热性改性的研究成果。

   一、引言

   纳米材料是指平均粒径在100nm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。据文献报道，在聚合物中添加纳米材料，可使聚合物增强、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种方法。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。

   二、实验部分

   1、原材料

   环氧树脂CYD-128，环氧值0.51～0.54ea/100g，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)660-685mg/g，大连金世化工有限公司；纳米TiO2，80nm，纳米Al2O3，30～35nm，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。

   2、环氧树脂纳米复合材料制备方法

   在搅拌状态下把经表面处理的纳米粒子加入到丙酮中，然后用超声波处理几十分钟。在搅拌状态下，将上述溶液和环氧树脂混合均匀，脱出溶剂升温至130℃反应1h，再在高速均质分散机上分散20min。冷却后加入适量的固化剂混合均匀，抽空脱气后浇人涂有脱模剂并预热好的钢模具中，经130℃/5h+150℃/5h固化完全后，冷却脱模。

   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20℃/min。

   4、浇铸体透射电镜分析

   使用设备型号为H-600型的透射电镜，观察纳米粒子的分散情况，试样要切割成1µm厚。