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专题纳米九无机纳米3专题纳米九无机纳米3彭佳慧

2022-08-27 03:46:52

专题:纳米(九)无机纳米3,专题:纳米(九)无机纳米3

纳米粒子的加入均使基体的拉伸强度得以提高。拉伸强度的增加可能是由于无机粒子,通过偶联剂的作用与环氧树脂发生物理或化学的结合,增强了界面粘接,因而纳米粒子可承担一定的载荷,使复合材料的拉伸强度增加。纳米粒子的加入均使基本的弹性摸量得以提高对于微粒增强复合材料,载荷是由基体和微粒共同承担的,微粒以机械约束方式限制基体变形,从而产生强化。微粒的束缚作用限制基体的运动和变形,而束缚作用的程度和微粒间隙、微粒性能及基体性能有关。

纳米粒子的加入使环氧树脂的玻璃化温度升高,原因在于:纳米粒子与环氧树脂之间存在强相互作用,使玻璃化温度升高。表面处理后的纳米粒子,在基体中实际起到交联点的作用,一方面其表面有利于环氧树脂链的缠结,形成物理交联;另一方面其表面的表面处理剂与基体键合,形成填充粒子与基体间良好的界面结合,起到化学交联点的作用。因此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。

综上所述纳米粒子的改性机理,具有以下特征:无机纳米粒子具有能量传递效应,使基体树脂裂纹扩展受阻和钝化,最终终止裂纹,不致发展为破坏性开裂;随着纳米粒子粒径的减小,粒子的比表面积增大,纳米微粒与基体接触面积增大,材料受冲击时产生更多的微裂纹,吸收更多的冲击能;无机纳米粒子具有应力集中与应力辐射的平衡效应,通过吸收冲击能量,使基体无明显的应力集中现象,达到复合材料的力学平衡状态;若纳米微粒用量过多或填料粒径较大,复合材料的应力集中较为明显,微裂纹易发展成宏观开裂,造成复合材料性能下降;基体中的无机纳米粒子作为聚合物分子链的交联点,对复合材料的拉伸强度及玻璃化温度的提高有贡献。

(五)无机纳米粒子填充改性环氧树脂的研究进展

采用混合法制备的环氧纳米复合材料有纳米CB/环氧、纳米SiO2/环氧、纳米TiO2/环氧、纳米Al2O3/环氧、纳米BaTiO3/环氧等。采用共混法制备了纳米CB/环氧树脂复合材料,并研究了不同处理方法及CB添加量对材料性能的影响。实验结果表明,用预处理法制备的复合材料较纯环氧树脂没有太大的变化,甚至略有降低;而采用直接加入法制备的复合材料力学性能有明显的提高,当添加量为2%时性能最好,拉伸强度、弯曲强度、冲击强度、断裂伸长率分别达到82MPa、107MPa、20.0kJ/m2、3.03%,相比纯环氧树脂分别提高了32.3%、10.3%、88.7%、39.6%;随着纳米CB添加量的增加,材料的玻璃化温度也有了很大的提高,当其添加量为5%时,玻璃化温度提高了20℃;纳米CB在20nm左右且分散均匀。

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