中國粉體網(wǎng)訊 環(huán)氧樹脂作為一種性能優(yōu)異的熱固性樹脂材料,，具有良好的尺寸穩(wěn)定性,，耐腐蝕性、耐熱性,、絕緣性以及固化收縮率小等諸多優(yōu)點,被廣泛應(yīng)用于涂料,、膠粘劑,、復(fù)合材料和建筑工程等領(lǐng)域。其中,，環(huán)氧樹脂膠黏劑被稱為“萬能膠”,，可以粘結(jié)絕大多數(shù)材料，如鋁,、鋅,、鐵、銅,、鋼等金屬材料,，陶瓷、木質(zhì)板,、水泥等無機材料,，醇酸塑料、三聚氰胺樹脂,、不飽和聚酯等熱固性塑料等,。
但環(huán)氧樹脂固化后分子交聯(lián)密度高，內(nèi)應(yīng)力較大,，存在脆性大,、韌性差等缺點，其應(yīng)用受到了極大的限制,。普通的環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠也存在著強度低,、脆性大及彈性模量不高等缺陷，需要進行改性處理以提升其綜合性能,。
1,、納米CaCO3填充改性膠粘劑
納米粒子的粒子效應(yīng)可以在樹脂基體中產(chǎn)生應(yīng)力集中使其屈服從而吸收外界沖擊能量,，在此過程中不會產(chǎn)生嚴(yán)重的形變，因此可以阻止微開裂向裂縫的轉(zhuǎn)變,。從分子的角度來看,，納米粒子具有很大的比表面積，添加到樹脂基體中,，接觸面積越大,，產(chǎn)生的微開裂就越多，吸收的能量越大,，補強增初的效果就越好。
目前納米CaCO3已成為反應(yīng)型膠黏劑,、熱熔性膠黏劑,、氯丁橡膠膠黏劑、水基膠黏劑及充封膠的主要原料,，不僅能大幅度降低膠黏劑的生產(chǎn)成本,，還能提高膠接性能。例如,，加入PVC塑溶膠中,，可以改善其流變性能；加入硅酮結(jié)構(gòu)密封膠中,，可以起到增強及降低成本的作用,；加在熱熔膠中，可以起到增量補強與耐熱作用,；加入水基膠黏劑中,，可以起到增稠與增黏的作用。
總之,，納米CaCO3在膠黏劑與密封膠中應(yīng)用可以明顯地降低成本,，改善膠接性能。
2,、納米CaCO3填充改性環(huán)氧膠粘劑
納米CaCO3作為膠黏劑的填充劑能影響其觸變性能,、增強作用、摻和作用,。影響CaCO3在膠黏劑中應(yīng)用性能的因素有CaCO3粒徑,、晶型、篩余物,、吸油值,、pH值、比表面積,、水分以及表面改性,、分散性等,。其中影響膠體觸變性的因素主要是顆粒形態(tài)、吸油值,、表面改性和pH值,，影響增強作用的因素主要是粒徑、分散性,。
其中,，CaCO3表面改性也會影響其顆粒對膠體的摻和作用、觸變性和力學(xué)性能,。經(jīng)表面改性處理能調(diào)節(jié)CaCO3產(chǎn)品的粒徑分布,、比表面積、吸油及吸水量等,。CaCO3表面改性能使納米CaCO3在聚合物中具有良好的親和性,，但有時少量覆蓋不完全的CaCO3粒子能吸附水，從而有助于在CaCO3粒子之間產(chǎn)生氫鍵網(wǎng)絡(luò),，賦予密封膠凝膠特性等,。
熊欣等利用納米碳酸鈣填充改性環(huán)氧樹脂，制備含納米碳酸鈣的環(huán)氧樹脂植筋膠,。當(dāng)添加量為7wt.%時,，拉伸強度和壓縮強度分別達到最大值37.2MPa和72.5MPa，相對樹脂基體分別提高12.12%和16.75%,；當(dāng)添加量為9wt.%時,，剪切強度達到最大值21.9MPa，相對樹脂基體提高29.59%,。
并進一步指出：
在低添加量時,，團聚的機會少，納米粒子分散較好,，作為剛性粒子,，可以承擔(dān)一定載荷。
隨著納米碳酸鈣用量的增大,，壓縮強度逐漸增大,。可能的原因是：納米粒子粒徑較小,，能充分填補環(huán)氧樹脂的間隙,，同時降低樹脂固化收縮率，起到增強作用,。
隨著納米碳酸鈣添加量的增加,，剪切強度逐漸增大。主要原因是：納米碳酸鈣添加到環(huán)氧樹脂中,，固化時起到減少收縮率,，降低內(nèi)應(yīng)力的作用,。當(dāng)受外力作用，容易發(fā)生基體屈服,，提高樹脂的剪切應(yīng)力,，拉剪強度得到改善。
李永亮等研究了環(huán)氧膠粘劑中加入不同配比的碳化硅,、二氧化硅,、碳酸鈣填料對環(huán)氧膠粘劑的彈性模量、泊松比及線膨脹系數(shù)的影響規(guī)律,。研究結(jié)果表明,，添加碳化硅、二氧化硅,、碳酸鈣填料提高了環(huán)氧膠粘劑的彈性模量,，降低了其泊松比及線膨脹系數(shù)。
膠粘劑中不同配方材料的性能參數(shù)6#碳酸鈣
隨著填料的增加,，環(huán)氧膠粘劑彈性模量增加，泊松比及線膨脹系數(shù)降低,。碳化硅對環(huán)氧膠粘劑的彈性模量提高較大,，碳酸鈣較小，但碳酸鈣對環(huán)氧膠粘劑的線膨脹系數(shù)降低最多,。對于同種基體的膠粘劑,，隨著填料增加，模量的增加提高了膠粘劑的屈服強度,；泊松比的降低減小了橫向應(yīng)變,；線膨脹系數(shù)的降低減小了固化內(nèi)應(yīng)力，均有利于膠接強度的提高,。
3,、納米CaCO3晶須填充改性環(huán)氧膠粘劑
在環(huán)氧樹脂體系中添加活性納米碳酸鈣晶須后，當(dāng)材料遭到破壞形變時,，沖擊方向上會出現(xiàn)銀紋狀突起,，這些銀紋狀突起的存在會吸收大量的沖擊能。同時,，碳酸鈣晶須經(jīng)表面改性處理后在環(huán)氧樹脂材料中分散性大幅提高,，這些都有利于環(huán)氧樹脂材料抗沖擊性能的提高，即可達到增韌的效果,。
郭秋等對環(huán)氧樹脂專用碳酸鈣晶須的制備,、表面改性、力學(xué)性能影響進行探究表明,，改性碳酸鈣晶須對環(huán)氧樹脂補強有著明顯的效果,。
與環(huán)氧樹脂空白樣相比,，經(jīng)硬脂酸表面處理的碳酸鈣晶須可使復(fù)合材料的拉伸強度增大40.63%，彎曲強度增大55.12%,，壓縮強度增大43.75%,，無缺口沖擊強度增大65.78%。
與環(huán)氧樹脂空白樣相比,，經(jīng)鋁酸酯表面處理的碳酸鈣晶須可使復(fù)合材料的拉伸強度增大48.71%,，彎曲強度增大53.10%，壓縮強度增大51.55%,，無缺口沖擊強度增大71.04%,。
碳酸鈣形貌與增韌效果的關(guān)系-硬脂酸改性
碳酸鈣形貌與增韌效果的關(guān)系-鋁酸酯改性
為方便比較，郭秋等引入強度比概念：同等的試驗條件下,，碳酸鈣/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料強度與環(huán)氧樹脂空白樣強度的比值,。
硬脂酸改性碳酸鈣補強環(huán)氧樹脂強度比的比較
鋁酸酯改性碳酸鈣補強環(huán)氧樹脂強度比的比較
在最佳添加量的條件下，環(huán)氧樹脂體系中添加碳酸鈣晶須的效果最好,，紡錘形,、球形次之，最后是立方形碳酸鈣,。
結(jié)語
從上述研究案例中可以發(fā)現(xiàn),，納米碳酸鈣在環(huán)氧膠粘劑中主要起到填充、增韌,、增強作用及對部分功能改善作用,。從研究方向來看，碳酸鈣用量,、粒徑,、形貌、改性工藝,、比表面積,、分散性等都是較為重要的內(nèi)容，是發(fā)展特色產(chǎn)品的“鑰匙”,。此外,，需要指出的是，以納米二氧化硅,、層狀硅酸鹽粘土,、二氧化鈦、三氧化二鋁,、氧化鋅,、石墨烯等增韌增強環(huán)氧樹脂，相比納米碳酸鈣基本都具有一些優(yōu)勢,，因此納米碳酸鈣在這一領(lǐng)域的研究和應(yīng)用既要找到定位又要保持成本優(yōu)勢,。
參考文獻：
郭秋,，等：環(huán)氧樹脂專用碳酸鈣晶須制備與濕法表面改性及其對力學(xué)性能的影響，廣西大學(xué)
熊欣,，等：納米碳酸鈣填充改性環(huán)氧樹脂植筋膠力學(xué)性能研究,，蘇州大學(xué)
李永亮，等：填料改性對膠接應(yīng)力影響的仿真研究,，航空工業(yè)西安飛行自動控制研究所
顏鑫盧云峰等著《輕質(zhì)系列碳酸鈣關(guān)鍵技術(shù)》化學(xué)工業(yè)出版社
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(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
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