解析無機納米粒子填充改性環氧樹脂原理

發布時間:2013-04-25 來源: 環球塑化網 專題: 材料研發 打印

  環球塑化網www.PVC123.com訊:

  米無機粒子的存在賦予環氧樹脂很高的力學性能,其強度、剛度、韌性、耐熱性都有很大提高,具體表現在材料的沖擊強度、拉伸強度、彈性模量的增大及玻璃化溫度的提高。環氧樹脂是綜合性能優異的熱固性樹脂,因而得到了廣泛應用,但是環氧樹脂固化產物性脆、耐沖擊性差、易開裂、不耐疲勞,對其進行各種改性以提高其性能成為環氧樹脂研究熱點。納米無機粒子與環氧樹脂復合后可使無機物的剛性,尺寸穩定性和熱穩定性與環氧樹脂的韌性、加工性揉合在一起,表現出增韌與增強的同步效應。無機納米粒子填充改性環氧樹脂的性質及作用機理是什么?

  納米粒子的加入使復合材料的沖擊強度得以大幅度提高,其作用機理較普遍接受的觀點是:納米粒子均勻分散于環氧樹脂中后,如果基體樹脂受到外力沖擊,粒子與基體之間就會產生銀紋,納米粒子間的基體樹脂也產生塑性形變,吸收一定的沖擊能,隨著粒子的微細化,其比表面積將進一步增大,使納米粒子與基體樹脂間接觸面亦增大;當材料受到外力沖擊時會產生更多銀紋及塑性形變,并吸收更多沖擊能而達到增韌效果。如果納米粒子加入太多,在外力沖擊時就會產生更大銀紋及塑性形變,并發展為宏觀開裂、沖擊強度反而下降。

  剛性納米粒子的存在易產生應力集中效應而引發其周圍基體樹脂產生銀紋,吸收一定形變功;另一方面剛性納米粒子的存在,使基體樹脂內銀紋擴展受阻和鈍化,最終停止開裂,不致發展為破壞性開裂,從而產生增韌效果。納米粒子的加入均使基體的拉伸強度得以提高。拉伸強度的增加,可能是由于無機粒子通過偶聯劑的作用與環氧樹脂發生物理或化學的結合,增強了界面粘接,因而納米粒子可承擔一定的載荷,使復合材料的拉伸強度增加。納米粒子的加入均使基本的彈性摸量得以提高。對于微粒增強復合材料,載荷是由基體和微粒共同承擔的,微粒以機械約束方式限制基體變形從而產生強化。微粒的束縛作用限制基體的運動和變形,而束縛作用的程度和微粒間隙、微粒性能及基體性能有關。

  納米粒子的加入使環氧樹脂的玻璃化溫度升高的原因,納米粒子與環氧樹脂之間存在強相互作用,使玻璃化溫度升高。表面處理后的納米粒子,在基體中實際起到交聯點的作用,一方面其表面有利于環氧樹脂鏈的纏結,形成物理交聯;另一方面其表面的表面處理劑與基體鍵合,形成填充粒子與基體間良好的界面結合,起到化學交聯點的作用。因此隨著納米粒子的加入,交聯密度增大使玻璃化溫度升高。可見納米粒子的加入可使體系的玻璃化溫度明顯升高,提高體系的耐熱性。

  因此納米粒子的改性機理具有明顯特征,無機納米粒子具有能量傳遞效應,使基體樹脂裂紋擴展受阻和鈍化,最終終止裂紋,不致發展為破壞性開裂;隨著納米粒子粒徑的減小,粒子的比表面積增大,納米微粒與基體接觸面積增大,材料受沖擊時產生更多的微裂紋,吸收更多的沖擊能;無機納米粒子具有應力集中與應力輻射的平衡效應,通過吸收沖擊能量,使基體無明顯的應力集中現象,達到復合材料的力學平衡狀態;若納米微粒用量過多或填料粒徑較大,復合材料的應力集中較為明顯,微裂紋易發展成宏觀開裂,造成復合材料性能下降;基體中的無機納米粒子作為聚合物分子鏈的交聯點,對復合材料的拉伸強度及玻璃化溫度的提高有貢獻。

轉載請注明:轉載自環球塑化資訊 http://www.yzxkdq.com/news/
本文鏈接:http://www.yzxkdq.com/news/2013-04/210713.html
免責聲明:本文"解析無機納米粒子填充改性環氧樹脂原理"僅代表作者個人觀點,與PVC123無關。環球塑化所轉載的內容,其版權均由原作者和資料提供方所擁有!如因作品版權問題需要處理,請與我們聯絡。電話:0769-38998777 郵箱:pvc@pvc123.com 新聞投稿 新聞投稿

和讯期货