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正定环氧复材及应用(三)环氧复材5纳米材料(2)机理

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发布时间:2016-09-21 22:11:59

正定

    【环氧树脂网(环氧地坪施工)http://www.epoxy-cn.com/】2010年5月25日讯: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。据中国环氧树脂行业协会(http://www.epoxy-cn.com/)专家介绍,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。


    (2)环氧树脂/无机纳米粒子复合材料的作用机理 
    纳米材料的存在赋予环氧树脂很高的物理力学性能,其强度、刚度、韧性及耐热性都有很大提高。据中国环氧树脂行业协会(http://www.epoxy-cn.com/)专家介绍,从现有的研究情况来看,其作用机理如下。


    吕彦梅认为:纳米粒子均匀地分散在基体中,当基体受到冲击时,粒子与基体之间产生微裂纹(银纹);同时粒子之间的基体也产生塑性变形,吸收冲击能,从而达到增韧的效果。随着粒子粒度变细,粒子的比表面积增大,粒子与基体之间接触面积增大。材料受到冲击时,会产生更多的微裂纹和塑性变形,从而吸收更多的冲击能,增韧效果提高。当填料加入量达到某一临界值时,粒子之间过于接近,材料受冲击时产生微裂纹和塑性变形太大,其发展成宏观应力开裂,从而使冲击性能下降。


    熊传溪等的研究认为:对于聚合物/无机刚性粒子复合材料,其冲击韧性的提高与两个因素有关:一是树脂基对冲击能量的分散能力;二是无机刚性粒子表面对冲击能量的吸收能力。这两个因素承担的冲击能并不完全按体积分数进行分配,而是与基层厚度L有关。临界增韧厚度Lc是基体树脂承担的冲击能和无机刚性粒子表面吸收的冲击能主次关系的转变点。当L>Lc时,冲击能按体积分数分配给基体树脂和无机刚性粒子。


    因此,单位体积的树脂基承担的冲击能不变,即韧性不变;当L<Lc时,无机刚性粒子表面吸收冲击能的能力显著增加,树脂基很少或不再承担对冲击能的分散。因此,此时冲击的破坏仅是刚性粒子界面的破坏,其冲击韧性只与界面性质有关,即基体性质和刚性粒子性质有关,而与L和Vf无关。设聚合物和无机刚性粒子的界面厚度为Li,则当2Li<L<Lc,复合材料界面完整,易吸收冲击能,冲击韧性好;当L≤2Li时,复合材料未形成完整的界面。此时,材料的冲击韧性将随L的降低及Vf的增加而显著下降。因为如果无机刚性粒子尺寸很大,其比表面积小,吸收冲击的能力差,因此树脂基体承担的冲击能的比例高于树脂的体积分数,树脂基体易破坏,复合材料的冲击韧性将下降。


    纳米复合材料刚度与强度提高,据中国环氧树脂行业协会(http://www.epoxy-cn.com/)专家介绍,是由于纳米粒子半径小,其比表面积很大,表面原子相当多,表面的物理和化学缺陷多,易与高分子链发生物理或化学结合、增加了刚性,提高了强度及耐热性。


(消息来源:中国环氧树脂专家库,编辑:习树)

 

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