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专题：纳米(九)无机纳米2

(三)无机纳米粒子填充改性环氧树脂的制备方法

无机纳米粒子填充改性环氧树脂的制备主要是通过共混法，它通过不同的物理或化学方法将纳米粒子，与环氧树脂充分混匀形成复合材料。共混法可分为物理和化学2种方法。物理法是通过如球磨、研磨、胶体磨，和超声波法等分散纳米粒子，其中超声波法效果较好okmart.com。其原理是当环氧树脂溶液进行超声波处理时，混合液中产生的空穴或气泡在声场的作用下振动。声压达一定值空穴或气泡迅速增长，然后突然闭合，在液体局部区域产生极高的压力，导致液体分子剧烈运动，可使纳米聚集体分散成单个的颗粒或更小的聚集体，使环氧树脂充分包覆在各个纳米颗粒的表面。

众所周知纳米粒子由于纳米效应，在混合的过程中易发生团聚，而环氧树脂的黏度又很大，为使纳米粒子能够达到良好的分散，大多通过使用偶联剂对其进行表面改性，也就是通过物理吸附或化学吸附改善纳米粒子的表面可润湿性，增强纳米粒子在环氧树脂中的界面相容性，使纳米粒子在环氧树脂中均匀分散，获得良好的纳米效应即所谓的化学法。化学法在实际操作过程中又分为直接加入法，预处理法和后处理法。直接加入法就是将纳米粒子和偶联剂直接加入到环氧树脂中；预处理法是将偶联剂用稀释剂稀释后加入纳米粒子，振荡过滤干燥后加入到环氧树脂中；后处理法是先将偶联剂和环氧树脂混合均匀后加入纳米粒子。

预处理法使得偶联剂包覆在纳米粒子表面，形成一定厚度的阻碍层，降低了纳米粒子之间的吸引力与凝聚力，同时偶联剂的柔性段与环氧树脂形成了良好的相容性，将两者混合分散后获得了良好的分散稳定性；而直接加入法和后处理法则是利用偶联剂中的一部分基团，与纳米微粒表面的各种官能团反应形成化学键合，另一部分基团与环氧基发生某些化学反应，从而将2种性质差异很大的材料牢固地结合起来。实际操作中通常是将物理法和化学法结合起来制备纳米复合材料。

(四)无机纳米粒子填充改性环氧树脂的性质及作用机理

纳米无机粒子的存在赋予环氧树脂很高的力学性能，其强度、刚度、韧性、耐热性都有很大提高，具体表现在材料的冲击强度、拉伸强度、弹性模量的增大及玻璃化温度的提高。纳米粒子的加入使复合材料的冲击强度得以大幅度提高，其作用机理较普遍接受的观点是：纳米粒子均匀分散于环氧树脂中后，如果基体树脂受到外力冲击，粒子与基体之间就会产生银纹，纳米粒子间的基体树脂也产生塑性形变，吸收一定的冲击能，随着粒子的微细化，其比表面积将进一步增大，使纳米粒子与基体树脂间接触面亦增大；当材料 受到外力冲击时会产生更多银纹及塑性形变，并吸收更多冲击能而达到增韧效果。

但是如果纳米粒子加入太多，在外力冲击时就会产生更大银纹及塑性形变，并发展为宏观开裂，冲击强度反而下降。刚性纳米粒子的存在易产生应力集中效应而引发其周围基体树脂产生银纹，吸收一定形变功；另一方面，刚性纳米粒子的存在，使基体树脂内银纹扩展受阻和钝化，最终停止开裂，不致发展为破坏性开裂，从而产生增韧效果。

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