文 献 综 述

一、二氧化硅改性环氧树脂的特性。

环氧树脂是一个分子中含有两个以上环氧基团，并能够在适当的条件和固化剂存在下形成三维交联网络状固化物的化合物的总称，其分子量属低聚物范围^[1]。常用的环氧树脂是双酚A二缩水甘油醚，由双酚A和环氧氯丙烷反应制得，在室温下呈现粘稠液体。由于环氧树脂(EP)具有优异的粘结性能、力学性能和电绝缘性能，并且收缩率和成本较低^[2]，因此在高聚物复合材料中应用广泛。但是EP易交联固化导致材料脆性较大，因此用适当的填料改性EP增韧是一个广泛研究的课题。

纳米二氧化硅具有较大的比表面积加之表面有羟基，因而具有较好的活性，是环氧树脂增韧的理想材料。其增韧机理可能是裂纹铆钉^[3]也可能是银纹增韧^[4]。根据银纹增韧机理，分散在环氧树脂中的纳米二氧化硅在受到外力冲击时，能在树脂基体中产生银纹，吸收一定量的冲击产生的能量，避免树脂由于脆性直接产生裂纹发生破坏，起到增韧效果。因此与纯的EP固化物相比，复合材料的冲击强度和拉伸强度均有所提高，纳米二氧化硅在一定用量范围内能增强增韧环氧树脂，同时还可提高其耐热性^[5]。

二、纳米二氧化硅的表面改性与分散。

二氧化硅由于表面有大量羟基，具有很强的吸水性，导致其在EP中很难分散均匀而产生团聚，限制了其超细效应的充分发挥。因此常加入偶联剂对其进行表面处理，以提高二氧化硅与环氧树脂的相容性与结合力。本文将采用纳米二氧化硅与低分子环氧在咪唑的催化作用下接枝反应生成改性剂，加入到环氧树脂中进行固化以达到增韧的目的。此法属于原位改性技术的一种，工艺较为简单、能耗较低、后处理污染小且改性效率较高^[6]。但是二氧化硅在具有以上优点的同时，由于粒子间存在有别于常规粒子的作用能（即纳米作用能）^[7]，所以纳米粒子在基体中的分散程度#8212;即对其团聚作用的抑制#8212;成为影响二氧化硅改性环氧树脂复合材料性能的关键因素。

1.改性

表面接枝聚合改性是纳米粒子改性的一种重要方法，其实质单体通过各种反应直接在纳米无机粒子表面进行聚合而改性^[8]。接枝反应过程中，E54、二氧化硅、咪唑的浓度，以及反应温度和反应时间都会对纳米二氧化硅的接枝率产生影响。通过红外光谱FTIR可以反映出纳米二氧化硅是否成功接枝。通过热重分析TGA可以得出纳米二氧化硅与E54的接枝率。最后通过DSC、力学性能测试可得出接枝率的大小对改性环氧树脂的性能的影响。本文拟采用环氧E54接枝纳米二氧化硅作为环氧树脂的改性剂，该改性剂的制备过程如下：在超声分散的纳米二氧化硅-环己酮溶液中加入咪唑作为催化剂，在100摄氏度以上的温度下反应2小时以上，并采用滴加的方法加入环氧E54；然后将产物离心取固相，抽提干燥，待用。

2.分散