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专题纳米八溶液材料4量具


2022年09月03日

专题:纳米(八)溶液材料3

由图1可以发现随着温度的升高,体系的粘度逐渐降低,这是因为随着温度的提高体系中自由体积分数增大,环氧树脂分子链段的运动能力增加,分子间相互作用力减弱,因而体系流动性增大。但在相同的温度下,随着KH-570含量的增加,体系粘度明显增加,这是因为KH-570的双键与环氧基发生反应,使环氧树脂产生了扩链,链段的活动性减弱。

3、KH-570和TEOS含量对纳米SiO2/环氧树脂杂化材料力学性能的影响

KH-570和TEOS含量对SiO2/环氧树脂杂化材料,力学性能的影响见图2中国机械网okmao.com。随着KH-570和TEOS含量增加,复合材料的力学性能先增加后减小,在KH-570质量分数为2%左右,TEOS质量分数为3%左右时,所得的复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到极大值(77.24MPa,110.02MPa),相比纯环氧树脂,杂化材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高~9%和10%。

主要有2方面的原因,一方面因为KH-570的双键一端能够与环氧树脂发生反应,另一端的烷氧基可以与TEOS共同参与水解缩聚,使SiO2与环氧树脂之间以化学键结合,弱化界面、防止出现相分离。另一方面因为TEOS经水解缩聚,形成的SiO2纳米颗粒均匀分散于环氧树脂中后,受到外力破坏时,易产生应力集中效应而引发其周围基体树脂产生银纹,吸收一定的形变功;刚性纳米粒子的存在,使基体树脂内银纹扩展受阻和钝化,阻止发展为破坏性开裂。但随KH-570含量和TEOS含量的增加,生成的纳米SiO2增多,有可能出现团聚的现象,导致性能降低。

4、纳米SiO2/环氧树脂杂化材料微观分析

图3为杂化材料拉伸断口的SEM形貌。由图可见当基体受拉伸时,不含纳米SiO2的基体断口棱角尖锐,且断裂面方向集中,属于典型的脆性断裂(a);对于改性体系,当基体受到冲击时,粒子与基体间产生明显的波纹(b),破坏时消耗的能量多,具有明显韧性断裂特征。

(四)结论

1、采用溶胶一凝胶法制备纳米SiO2/环氧树脂杂化材料,当TEOS质量分数为3%,KH-570为2%时,杂化材料拉伸强度和弯曲强度分别提高9%和10%。

2、由SEM分析发现,杂化材料的断口形貌有明显的波纹状,表现为韧性断裂。

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