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[分享]环氧复材纳米材料树脂基Al2O3型（2010-05-31 10:02:50）

标签：环氧复材纳米材料 PTFE PEEK 尼龙  

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。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。

热固性环氧树脂基/a-Al₂O₃纳米复合材料

①制备方法

在搅拌状态下把经表面处理的纳米粒子a-Al₂O₃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，抽真空脱气后浇入涂有脱模剂并预热好的钢模具中，经程序升温固化完全后冷却脱模。

②a-Al₂O₃对热固性环氧树脂力学性能的影响

在一定范围内，热固性环氧树脂基a-Al2O3纳米复合材料的拉伸模量和拉伸强度随纳米a-Al₂O₃质量分数的增加而提高。据中国环氧树脂行业协会专家介绍，纳米a-Al2O3的比表面积很大，表面原子相当多，表面的物理和化学缺陷多，易与环氧树脂分子链发生物理和化学结合，从而提高复合材料的强度和模量。当纳米a-Al2O3质量分数达到3%时，纳米粒子聚集情况越来越明显，且加工过程中带入的气泡与缺陷增多，造成应力集中，使材料的强度和模量下降。

冲击强度在纳米a-Al₂O₃质量分数大于2%之后即随含量的增加而降低，主要是因为纳米a-Al₂O₃的分散不良所造成的。此时的纳米粒子呈团聚体，造成应力集中、复合材料的冲击韧性下降。该现象也可以用微裂纹(银纹)理论解释。

③纳米a-Al₂O₃对热固性环氧树脂玻璃化温度的影响

可以看出，纳米a-Al₂O₃的引入使复合材料的玻璃化温度提高40℃以上。纳米a-Al₂O₃质量分数为2%时，材料的玻璃化温度达到最高138.1℃。纳米a-Al2O3提高复合材料耐热性的机理，与热固性环氧树脂基Si02纳米复合材料相同。

④纳米a-Al₂O₃对热固性环氧树脂摩擦性能的影响

环氧树脂(epoxy)是一种性能优异、应用广泛的热固性树脂，但其摩擦性能远不如PTFE、PEEK和尼龙等材料，有关其摩擦磨损机理的研究报道较少。为此石光等选用纳米a-Al₂O₃微粒作为填料，并对其进行表面改性处理，考察了纳米微粒在基体中的分散及界面结合对复合材料摩擦性能的影响。

结果表明填充纳米a-Al₂O₃，可以显著降低环氧树脂的摩擦系数和磨损率，对纳米a-Al₂O₃微粒表面进行偶联剂改性处理或辐照接枝处理可以进一步改善填充复合材料的摩擦磨损性能。

同环氧树脂基体相比，a-Al₂O₃纳米微粒填充复合材料的热变形稳定性和显微硬度明显提高，从而使得摩擦磨损性能得以改善。填充纳米微粒使得环氧树脂复合材料的主要磨损机理转变为疲劳磨损。化学改性纳米微粒填充复合材料的耐磨性能最佳，这是由于化学改性纳米微粒填料同基体树脂之间的界面结合较强所致。