纳米SiO 2 /环氧树脂复合材料的制备方法与性能关系
发布时间：2022-02-10 16:27
采用超声分散、机械剪切搅拌和纳米SiO2粒子表面处理等多种分散工艺,制备了纳米SiO2/环氧树脂复合材料。采用SEM、电子拉力机、粘弹谱仪和脉冲声管测试系统分别研究了纳米SiO2/环氧树脂复合材料的微观结构、拉伸性能、动态力学性能和水声性能。结果表明,超声波分散法以及预处理法能够将纳米SiO2粒子均匀分散在环氧树脂基体中,并且SiO2粒子呈纳米尺度分布在环氧基体中。相对纯环氧树脂材料,纳米SiO2/环氧树脂复合材料的拉伸强度提高了5%—30%,伸长率提高了2%—14%;储能模量随纳米SiO2粒子的加入与均匀分散而提高,损耗因子则略有下降;吸声系数相对纯环氧树脂材料提高了6—10倍;而且纳米SiO2/环氧树脂复合材料的常规力学性能、动态力学性能以及水声性能受纳米粒子的分散效果影响明显,分散越均匀,变化越大。
【文章来源】：材料开发与应用. 2016,31(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同分散方法制备的复合材料断面扫描电镜图
?贾虏牧系亩狭涯茉黾?另一方面，由于纳米SiO2表面上的Si—OH易与EP上的—CO键形成分子间氢键，而在纳米SiO2表面上形成特殊的界面层，此界面层可以起到抑制银纹增长的作用，使银纹尖端集中的动能和应变势能大部分转化为非连续性的边界变形能，所以在研究的范围内，纳米复合材料的力学性能都有提高。2.1.3不同分散方法对动态力学性能的影响根据2.1.1和2.1.2的分析结果，选择机械搅拌和超声波分散两种最为典型的分散方法进行动态力学性能分析，图2为26℃时不同分散方法制备的纳米复合材料的动态力学性能。图226℃时不同分散方法制备的纳米复合材料的动态力学性能Fig.2Dynamicmechanicalpropertiesofnanocompositepreparedbydifferentdispersionmethodat26℃从图2可以知道，超声分散处理的样品，由于分散效果较好，纳米填料分散较为均匀，强度较高，因而储能模量较机械搅拌获得的样品高，但损耗因子却正好相反。这是因为纳米SiO2表面的Si—OH会与EP上的—CO形成分子间氢键，由于氢键的作用，分子链内旋转十分困难，分子链刚性增加，储能模量增大，说明纳米SiO2可以增加刚性和抗变形能力。而损耗因子略有下降也同样是因为分子水平的无机二氧化硅颗粒分散在环氧树脂基体中，而且二者可能形成较强的结合，并且二氧化硅的存在限制了环氧树脂高分子的运动［14］。2.1.4不同分散方法对水声性能的影响图3为不同分散方法制备的纳米复合材料的吸声性能。从图3可以知道，分散方法对材料声学性能影响较大，超声分散的材料的吸声系数好于机械搅拌的。结合纳米复合材料的微观分析可以知道，分散效果较好的材料的吸声性能优于分散效图3不同分散方法制备的纳米SiO2/环氧树脂复合材料的吸声性能Fig.3Soundabsorpt
?捎?分散效果较好，纳米填料分散较为均匀，强度较高，因而储能模量较机械搅拌获得的样品高，但损耗因子却正好相反。这是因为纳米SiO2表面的Si—OH会与EP上的—CO形成分子间氢键，由于氢键的作用，分子链内旋转十分困难，分子链刚性增加，储能模量增大，说明纳米SiO2可以增加刚性和抗变形能力。而损耗因子略有下降也同样是因为分子水平的无机二氧化硅颗粒分散在环氧树脂基体中，而且二者可能形成较强的结合，并且二氧化硅的存在限制了环氧树脂高分子的运动［14］。2.1.4不同分散方法对水声性能的影响图3为不同分散方法制备的纳米复合材料的吸声性能。从图3可以知道，分散方法对材料声学性能影响较大，超声分散的材料的吸声系数好于机械搅拌的。结合纳米复合材料的微观分析可以知道，分散效果较好的材料的吸声性能优于分散效图3不同分散方法制备的纳米SiO2/环氧树脂复合材料的吸声性能Fig.3Soundabsorptionperformanceofcompositespreparedbydifferentdispersionmethod果略差的材料的吸声性能。而与没有添加纳米SiO2的环氧树脂相比，纳米SiO2/环氧树脂复合材料的声学性能则有很大幅度的提高，平均吸声·83·
【参考文献】：
期刊论文
[1]微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究[J]. 郑艳红,蔡楚江,沈志刚,麻树林,邢玉山. 复合材料学报. 2007(06)
[2]多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能[J]. 周承俊,庄启昕,韩哲文. 复合材料学报. 2007(05)
[3]SiO2/氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能[J]. 姚雪丽,马晓燕,陈芳,屈小红. 复合材料学报. 2006(03)
[4]SiO2/环氧树脂基纳米复合材料的室温和低温力学性能[J]. 黄传军,张以河,付绍云,李来风. 复合材料学报. 2004(04)
本文编号：3619157
【文章来源】：材料开发与应用. 2016,31(06)
【文章页数】：8 页
【部分图文】：
不同分散方法制备的复合材料断面扫描电镜图
?贾虏牧系亩狭涯茉黾?另一方面，由于纳米SiO2表面上的Si—OH易与EP上的—CO键形成分子间氢键，而在纳米SiO2表面上形成特殊的界面层，此界面层可以起到抑制银纹增长的作用，使银纹尖端集中的动能和应变势能大部分转化为非连续性的边界变形能，所以在研究的范围内，纳米复合材料的力学性能都有提高。2.1.3不同分散方法对动态力学性能的影响根据2.1.1和2.1.2的分析结果，选择机械搅拌和超声波分散两种最为典型的分散方法进行动态力学性能分析，图2为26℃时不同分散方法制备的纳米复合材料的动态力学性能。图226℃时不同分散方法制备的纳米复合材料的动态力学性能Fig.2Dynamicmechanicalpropertiesofnanocompositepreparedbydifferentdispersionmethodat26℃从图2可以知道，超声分散处理的样品，由于分散效果较好，纳米填料分散较为均匀，强度较高，因而储能模量较机械搅拌获得的样品高，但损耗因子却正好相反。这是因为纳米SiO2表面的Si—OH会与EP上的—CO形成分子间氢键，由于氢键的作用，分子链内旋转十分困难，分子链刚性增加，储能模量增大，说明纳米SiO2可以增加刚性和抗变形能力。而损耗因子略有下降也同样是因为分子水平的无机二氧化硅颗粒分散在环氧树脂基体中，而且二者可能形成较强的结合，并且二氧化硅的存在限制了环氧树脂高分子的运动［14］。2.1.4不同分散方法对水声性能的影响图3为不同分散方法制备的纳米复合材料的吸声性能。从图3可以知道，分散方法对材料声学性能影响较大，超声分散的材料的吸声系数好于机械搅拌的。结合纳米复合材料的微观分析可以知道，分散效果较好的材料的吸声性能优于分散效图3不同分散方法制备的纳米SiO2/环氧树脂复合材料的吸声性能Fig.3Soundabsorpt
?捎?分散效果较好，纳米填料分散较为均匀，强度较高，因而储能模量较机械搅拌获得的样品高，但损耗因子却正好相反。这是因为纳米SiO2表面的Si—OH会与EP上的—CO形成分子间氢键，由于氢键的作用，分子链内旋转十分困难，分子链刚性增加，储能模量增大，说明纳米SiO2可以增加刚性和抗变形能力。而损耗因子略有下降也同样是因为分子水平的无机二氧化硅颗粒分散在环氧树脂基体中，而且二者可能形成较强的结合，并且二氧化硅的存在限制了环氧树脂高分子的运动［14］。2.1.4不同分散方法对水声性能的影响图3为不同分散方法制备的纳米复合材料的吸声性能。从图3可以知道，分散方法对材料声学性能影响较大，超声分散的材料的吸声系数好于机械搅拌的。结合纳米复合材料的微观分析可以知道，分散效果较好的材料的吸声性能优于分散效图3不同分散方法制备的纳米SiO2/环氧树脂复合材料的吸声性能Fig.3Soundabsorptionperformanceofcompositespreparedbydifferentdispersionmethod果略差的材料的吸声性能。而与没有添加纳米SiO2的环氧树脂相比，纳米SiO2/环氧树脂复合材料的声学性能则有很大幅度的提高，平均吸声·83·
【参考文献】：
期刊论文
[1]微纳米SiO2/PP复合材料增强增韧的实验研究[J]. 郑艳红,蔡楚江,沈志刚,麻树林,邢玉山. 复合材料学报. 2007(06)
[2]多壁碳纳米管/聚亚苯基苯并二噁唑复合材料的微结构与性能[J]. 周承俊,庄启昕,韩哲文. 复合材料学报. 2007(05)
[3]SiO2/氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能[J]. 姚雪丽,马晓燕,陈芳,屈小红. 复合材料学报. 2006(03)
[4]SiO2/环氧树脂基纳米复合材料的室温和低温力学性能[J]. 黄传军,张以河,付绍云,李来风. 复合材料学报. 2004(04)
本文编号：3619157
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