Preparement and Properties of nm SiO2／Epoxy Resin Composites
Liu Jingchao Li Xiaobing Zhang Hualin
（College of Chemistry and Chemical Engineering,Xiangtan University，Xiangtan， 411105, China）
【Abstract】 nm SiO2 particles were dispersed efficiently in Epoxy Resin by ultrasonic wave and coupling agents and nmSiO2 /EP composites were prepared. The properties were studied by tensile test，impact test，TGA et al. The results indicate that tensile strength，impact strength，elongation at break，heat stability of Epoxy Resin are greatly improved with nmSiO2 particles.
Subject words nanoparticle, SiO2, epoxy resin, composite
环氧树脂具有良好的机械、电气、粘接性、化学稳定性等性能，使其在粘合剂、电气绝缘材料和复合材料等方面有着重要的应用．但是，环氧树脂最大的弱点是固化物的脆性大［1］．为了解决这些问题，最初人们采用在树脂中加入增塑剂、增柔剂的方法来提高韧性．60年代中期，国内外开展了用反应性液态聚合物增韧环氧树脂的研究，如采用丁腈橡胶［2］等增韧．近期又出现了环氧树脂与热塑性树脂（如聚砜类［3］、聚酰亚胺［4］等）的合金化增韧改性方法．一般说来，以上的增韧方法可以使环氧树脂共混物相对于基体的冲击强度成倍地提高，但是又不可避免地使材料的其它性能如模量、耐热性能、抗张强度等有所下降．所以我们希望找到一种能使材料的总体性能都有提高的方法．
随着科学技术的发展，纳米粒子的出现为这种希望的实现提供了可能．纳米粒子的强的表面效应和体积效应，可使材料性能出现大的改观，如炭黑增强橡胶等．目前，有关聚合物/无机纳米粒子复合材料的研究报道不多［5～7］，但已制备的几种体系都表现出优良的力学性能．因此，本文就纳米SiO2粒子对环氧树脂性能的影响进行了研究．文献中尚未见到类似报道．
1 实验部分
1.1 主要试剂
环氧树脂(E54), 无锡树脂厂生产;纳米SiO2粒子（比表面积为(200±30) m2/g , 平均粒径为20 nm) , 岳阳石化总厂提供; N,N-二甲基苄胺DMBA（CP）,上海试剂三厂生产; 甲基四氢苯酐MeTHPA（CP）, 亭新化工厂生产;硅烷偶联剂（分子量1800左右）, 南京大学应用化学研究所提供．
1.2 纳米SiO2／环氧树脂复合材料的制备
在搅拌状态下把经烘干脱水的纳米SiO2粒子加入到溶有偶联剂的溶剂中，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，脱除溶剂，升温至130 ℃，使偶联剂与环氧树脂反应1 h．冷却后，加入化学计量的固化剂，混合均匀，抽空脱气后浇入涂有脱膜剂并预热好的钢模中，经程序升温固化完全后冷却脱膜，所得板材用于性能测试．
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1.3 测试方法和仪器
a. 拉伸试验： 按GB1040-79标准测试，LJ-500型拉力试验机．
b. 冲击试验： 按GB1043-79标准测试，CHARPY XCJ-40型冲击试验机，无缺口试样．
c. 热失重测试： DT-40型热分析系统，升温速率为10 ℃／min，氮气氛．
2 结果与讨论
2.1 纳米SiO2/E-54/DMBA复合材料的力学性能
纳米SiO2添加量对纳米SiO2/E-54复合材料的力学性能影响如表1所示．从表中可以看出，在一定范围内，随着纳米SiO2粒子用量的增加，所得复合材料的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率逐渐增加，当纳米SiO2粒子的用量为5 g时，各种性能均达到一极大值(18.0 kJ.m-2、53.55 MPa、30.6%)； |