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纳米材料/工业陶瓷 |
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纳米材料有效改性环氧树脂耐热性 |
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| http://cn.newmaker.com
7/24/2007 2:34:00 PM
佳工机电网
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最近，科研人员采用纳米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。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℃。
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。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。
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一方法。日前专家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。其所用原材料为：环氧树脂E-51，环氧值0.51～0.54ea/100g，蓝星新材料无锡树脂厂产。环氧树脂纳米复合材料制备方法是：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1 h，再在高速均质分散机上分散20 min，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℃/5 h+150℃/5 h固化完全后冷却脱模。
纳米环氧树脂复合材料性能测试方法为：玻璃化温度的测定采用USATAM DSC2910，在N2气氛下升温速度为20℃/min；而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(试样切割成1µm厚)。专家先后考察了纳米颗粒对树脂玻璃化温度的影响：随着纳米粒子的加入交联密度增大，使玻璃化温度升高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；粘土对环氧树脂体系玻璃化温度的影响：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。
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