納米SiO2改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的性能效果奇佳——湖南大學(xué)土木工程學(xué)院最近通過高速研磨制備的納米SiO2,，改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠使其實(shí)現(xiàn)優(yōu)良的綜合性能：當(dāng)納米SiO2摻混量為 10%，環(huán)氧樹脂的觸變指數(shù)為5.8,；當(dāng)納米SiO2摻混量分別為5%和3%時(shí),，鋼-鋼剪切強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度分別為21.3MPa和5.3kJ/m2，分別提高23.8%和23.5%,。SEM照片表明納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠有明顯的誘發(fā)銀紋的能力,，高速研磨的分散工藝簡單，分散效果良好,，這種分散方法在結(jié)構(gòu)膠改性領(lǐng)域中有積極的工程推廣和應(yīng)用價(jià)值,。納米SiO2粒徑通常為20～60nm，化學(xué)純度高,、分散性好,、比表面積大，是目前世界上大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的產(chǎn)量最高的一種納米粉體材料,。
這種材料應(yīng)用涵蓋塑料,、橡膠、陶瓷,、涂料,、膠粘劑等行業(yè)眾多生產(chǎn)領(lǐng)域。在建筑膠粘劑行業(yè)中納米SiO2主要作為一種增稠觸變劑使用,，學(xué)術(shù)界已有很多對(duì)納米SiO2增強(qiáng)增韌環(huán)氧樹脂的研究,，大多通過超聲處理的分散方法,，然而超聲處理較難在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣和應(yīng)用,�,？蒲腥藛T通過高速研磨的分散方法制備納米SiO2改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠施工時(shí)易滴落流掛,、脆性大的缺點(diǎn)得到較好的改善,、粘接性能也有提高，且對(duì)結(jié)構(gòu)膠的改性工藝簡單可行,、有積極的推廣應(yīng)用價(jià)值,。實(shí)驗(yàn)采用的儀器設(shè)備則主要有：電子萬能試驗(yàn)機(jī)，WDWl00,，中國科學(xué)院長春科新公司試驗(yàn)儀器研究所,；高速研磨分散機(jī)，真空捏合機(jī),，DL-01,，DL-02，湖南固特邦土木技術(shù)發(fā)展有限公司,；恒溫箱,，DL302，上海吳淞五金廠制造,；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),，NXS-11A，成都儀器廠,；應(yīng)變儀,，V020616，冶金部鋼鐵研究總院,。
實(shí)驗(yàn)所用原材料包括環(huán)氧樹脂E-51(EP)：環(huán)氧值0.51,，藍(lán)星新材料無錫樹脂廠產(chǎn)；納米SiO2：比表面積380m2/g,，平均粒徑20nm,，表觀密度30g/cm3；固化劑,，自制,，外觀呈黃棕色透明黏稠，胺值415,，黏度(23℃)16～18Pa•s,；活性增韌稀釋劑，主要成分為丁基縮水甘油醚,，黏度(25℃)1.5～3.5mPa•s,；偶聯(lián)劑,，KH-550，為氨基官能團(tuán)硅烷,，中科院生產(chǎn),；消泡劑,，BMC888，德國產(chǎn)。測試項(xiàng)目及測試標(biāo)準(zhǔn)為：黏度,，GB/T 2794-1995,；觸變指數(shù),，《片材加固修復(fù)用粘接樹脂(送審稿)》,；鋼一鋼粘結(jié)剪切強(qiáng)度，GB/T 7124-1986,；澆鑄體拉伸強(qiáng)度,，GB/T 2794-1995；澆鑄體沖擊強(qiáng)度,，GB/T 2571-1995,。試樣制備時(shí)各種材料配方均以EP100g為標(biāo)準(zhǔn)，基體配方為m(EP)：m(固化劑)：m(稀釋劑)：m(偶聯(lián)劑)=100：42： 12：2,，將納米SiO2按不同摻混量和環(huán)氧樹脂以及稀釋劑先在高速研磨機(jī)中研磨(研磨料直徑為2mm鋯珠)30min后,。
經(jīng)真空捏合機(jī)攪拌10min后倒出A組分，靜置3d后和B組分(固化劑和偶聯(lián)劑)按比例混合,，制成各種試件,，測試其7d的各種性能。隨后首先研究了納米 SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂流變性能的影響,，主要表現(xiàn)在：隨著納米SiO2摻量的增加,，EP從牛頓流體向觸變性流體轉(zhuǎn)變。通過納米SiO2顆粒相互之間的吸附形成 SiO2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，使環(huán)氧樹脂變成凝膠,，這是納米SiO2使EP的流變性能發(fā)生巨大變化的主要原因，結(jié)構(gòu)膠具有良好的觸變性能使得它在施工中抗流掛,、抗滴落,，有重要的工程意義；關(guān)于納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠粘接性能和沖擊性能的影響,，環(huán)氧樹脂作為脆性材料脆性較大是其缺點(diǎn)之一,，綜合沖擊實(shí)驗(yàn)的各種分析，納米SiO2在環(huán)氧樹脂里面誘發(fā)銀紋的能力明顯,，改善了環(huán)氧樹脂的脆性,，對(duì)環(huán)氧樹脂有一定的增韌作用。科研人員還解讀了納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠拉伸性能的影響,。
最終得出的結(jié)論是：納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的流變性能改善顯著,，隨著納米SiO2摻混量的增大，環(huán)氧樹脂從牛頓流體向觸變性流體轉(zhuǎn)變,。當(dāng)納米 SiO2的摻混量為5%和10%時(shí),，結(jié)構(gòu)膠的觸變指數(shù)為1.8和5.8。2)納米SiO2對(duì)結(jié)構(gòu)膠有較好的增韌作用,；當(dāng)納米SiO2的摻混量為5%時(shí),，鋼 -鋼剪切強(qiáng)度21.3 MPa,，提高23.8%,；當(dāng)納米SiO2的摻混量為3%時(shí)，結(jié)構(gòu)膠的沖擊強(qiáng)度為5.3 kJ/m2,，提高23.5%,。在低摻混量范圍內(nèi)，納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度沒有明顯影響,，其摻混量增大結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢,，但彈性模量有52.3%的提高，有利于工程應(yīng)用,。EM實(shí)驗(yàn)表明高速研磨的分散方法,，納米SiO2在環(huán)氧樹脂中分散基本均勻，納米SiO2誘發(fā)銀紋能力明顯,，是增韌環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的主要原因,。通過高速研磨的方法制備的納米SiO2改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的綜合性能良好，有積極的工程推廣價(jià)值,。
這種材料應(yīng)用涵蓋塑料,、橡膠、陶瓷,、涂料,、膠粘劑等行業(yè)眾多生產(chǎn)領(lǐng)域。在建筑膠粘劑行業(yè)中納米SiO2主要作為一種增稠觸變劑使用,，學(xué)術(shù)界已有很多對(duì)納米SiO2增強(qiáng)增韌環(huán)氧樹脂的研究,，大多通過超聲處理的分散方法,，然而超聲處理較難在生產(chǎn)實(shí)踐中推廣和應(yīng)用,�,？蒲腥藛T通過高速研磨的分散方法制備納米SiO2改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠，環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠施工時(shí)易滴落流掛,、脆性大的缺點(diǎn)得到較好的改善,、粘接性能也有提高，且對(duì)結(jié)構(gòu)膠的改性工藝簡單可行,、有積極的推廣應(yīng)用價(jià)值,。實(shí)驗(yàn)采用的儀器設(shè)備則主要有：電子萬能試驗(yàn)機(jī)，WDWl00,，中國科學(xué)院長春科新公司試驗(yàn)儀器研究所,；高速研磨分散機(jī)，真空捏合機(jī),，DL-01,，DL-02，湖南固特邦土木技術(shù)發(fā)展有限公司,；恒溫箱,，DL302，上海吳淞五金廠制造,；旋轉(zhuǎn)黏度計(jì),，NXS-11A，成都儀器廠,；應(yīng)變儀,，V020616，冶金部鋼鐵研究總院,。
實(shí)驗(yàn)所用原材料包括環(huán)氧樹脂E-51(EP)：環(huán)氧值0.51,，藍(lán)星新材料無錫樹脂廠產(chǎn)；納米SiO2：比表面積380m2/g,，平均粒徑20nm,，表觀密度30g/cm3；固化劑,，自制,，外觀呈黃棕色透明黏稠，胺值415,，黏度(23℃)16～18Pa•s,；活性增韌稀釋劑，主要成分為丁基縮水甘油醚,，黏度(25℃)1.5～3.5mPa•s,；偶聯(lián)劑,，KH-550，為氨基官能團(tuán)硅烷,，中科院生產(chǎn),；消泡劑,，BMC888，德國產(chǎn)。測試項(xiàng)目及測試標(biāo)準(zhǔn)為：黏度,，GB/T 2794-1995,；觸變指數(shù),，《片材加固修復(fù)用粘接樹脂(送審稿)》,；鋼一鋼粘結(jié)剪切強(qiáng)度，GB/T 7124-1986,；澆鑄體拉伸強(qiáng)度,，GB/T 2794-1995；澆鑄體沖擊強(qiáng)度,，GB/T 2571-1995,。試樣制備時(shí)各種材料配方均以EP100g為標(biāo)準(zhǔn)，基體配方為m(EP)：m(固化劑)：m(稀釋劑)：m(偶聯(lián)劑)=100：42： 12：2,，將納米SiO2按不同摻混量和環(huán)氧樹脂以及稀釋劑先在高速研磨機(jī)中研磨(研磨料直徑為2mm鋯珠)30min后,。
經(jīng)真空捏合機(jī)攪拌10min后倒出A組分，靜置3d后和B組分(固化劑和偶聯(lián)劑)按比例混合,，制成各種試件,，測試其7d的各種性能。隨后首先研究了納米 SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂流變性能的影響,，主要表現(xiàn)在：隨著納米SiO2摻量的增加,，EP從牛頓流體向觸變性流體轉(zhuǎn)變。通過納米SiO2顆粒相互之間的吸附形成 SiO2的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，使環(huán)氧樹脂變成凝膠,，這是納米SiO2使EP的流變性能發(fā)生巨大變化的主要原因，結(jié)構(gòu)膠具有良好的觸變性能使得它在施工中抗流掛,、抗滴落,，有重要的工程意義；關(guān)于納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠粘接性能和沖擊性能的影響,，環(huán)氧樹脂作為脆性材料脆性較大是其缺點(diǎn)之一,，綜合沖擊實(shí)驗(yàn)的各種分析，納米SiO2在環(huán)氧樹脂里面誘發(fā)銀紋的能力明顯,，改善了環(huán)氧樹脂的脆性,，對(duì)環(huán)氧樹脂有一定的增韌作用。科研人員還解讀了納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠拉伸性能的影響,。
最終得出的結(jié)論是：納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的流變性能改善顯著,，隨著納米SiO2摻混量的增大，環(huán)氧樹脂從牛頓流體向觸變性流體轉(zhuǎn)變,。當(dāng)納米 SiO2的摻混量為5%和10%時(shí),，結(jié)構(gòu)膠的觸變指數(shù)為1.8和5.8。2)納米SiO2對(duì)結(jié)構(gòu)膠有較好的增韌作用,；當(dāng)納米SiO2的摻混量為5%時(shí),，鋼 -鋼剪切強(qiáng)度21.3 MPa,，提高23.8%,；當(dāng)納米SiO2的摻混量為3%時(shí)，結(jié)構(gòu)膠的沖擊強(qiáng)度為5.3 kJ/m2,，提高23.5%,。在低摻混量范圍內(nèi)，納米SiO2對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度沒有明顯影響,，其摻混量增大結(jié)構(gòu)膠的拉伸強(qiáng)度呈下降趨勢,，但彈性模量有52.3%的提高，有利于工程應(yīng)用,。EM實(shí)驗(yàn)表明高速研磨的分散方法,，納米SiO2在環(huán)氧樹脂中分散基本均勻，納米SiO2誘發(fā)銀紋能力明顯,，是增韌環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的主要原因,。通過高速研磨的方法制備的納米SiO2改性環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)膠的綜合性能良好，有積極的工程推廣價(jià)值,。
