環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及不飽和聚酯樹脂被稱為三大通用型熱固性樹脂。它們是熱固性樹脂中用量最大、應(yīng)用最廣的品種。環(huán)氧樹脂中含有獨(dú)特的環(huán)氧基以及羥基、醚鍵等活性基團(tuán)和極性基團(tuán)，因而具有許多優(yōu)異的性能。與其他熱固性樹脂相比較，環(huán)氧樹脂的種類和牌號最多，性能各異。環(huán)氧樹脂固化劑的種類更多，再加上諸多的促進(jìn)劑、改性劑、添加劑等，可以進(jìn)行多種多樣的組合和組配，從而能獲得各種各樣性能優(yōu)異的、各具特色的環(huán)氧固化體系和固化物。幾乎能適應(yīng)和滿足各種不同使用性能和工藝性能的要求。這是其他熱固性樹脂所無法相比的。環(huán)氧樹脂復(fù)合材料是，以環(huán)氧樹脂為基材的材料；樹脂基復(fù)合材料工業(yè)上使用量最大的環(huán)氧樹脂品種，是上述第一類縮水甘油醚類環(huán)氧樹脂，而其中又以二酚基丙烷型環(huán)氧樹脂(簡稱雙酚A型環(huán)氧樹脂)為主；其次是縮水甘油胺類環(huán)氧樹脂。

    熱固性環(huán)氧樹脂基/a-Al2O3納米復(fù)合材料

    ①制備方法

    在攪拌狀態(tài)下把經(jīng)表面處理的納米粒子a-Al2O3加入到丙酮中，然后用超聲波處理幾十分鐘。在攪拌狀態(tài)下，將上述溶液和環(huán)氧樹脂混合均勻、脫出溶劑，升溫至130℃、反應(yīng)1h，再在高速均質(zhì)分散機(jī)上分散20min。冷卻后加入適量的固化劑、混合均勻，抽真空脫氣后澆入涂有脫模劑并預(yù)熱好的鋼模具中，經(jīng)程序升溫固化完全后冷卻脫模。

    ②a-Al2O3對熱固性環(huán)氧樹脂力學(xué)性能的影響

    在一定范圍內(nèi)，熱固性環(huán)氧樹脂基a-Al2O3納米復(fù)合材料的拉伸模量和拉伸強(qiáng)度隨納米a-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而提高。據(jù)中國環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(www.epoxy-e.cn)專家介紹，納米a-Al2O3的比表面積很大，表面原子相當(dāng)多，表面的物理和化學(xué)缺陷多，易與環(huán)氧樹脂分子鏈發(fā)生物理和化學(xué)結(jié)合，從而提高復(fù)合材料的強(qiáng)度和模量。當(dāng)納米a-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到3%時，納米粒子聚集情況越來越明顯，且加工過程中帶入的氣泡與缺陷增多，造成應(yīng)力集中，使材料的強(qiáng)度和模量下降。

    沖擊強(qiáng)度在納米a-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于2%之后即隨含量的增加而降低，主要是因為納米a-Al2O3的分散不良所造成的。此時的納米粒子呈團(tuán)聚體，造成應(yīng)力集中、復(fù)合材料的沖擊韌性下降。該現(xiàn)象也可以用微裂紋(銀紋)理論解釋。

    ③納米a-Al2O3對熱固性環(huán)氧樹脂玻璃化溫度的影響

    可以看出，納米a-Al2O3的引入使復(fù)合材料的玻璃化溫度提高40℃以上。納米a-Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%時，材料的玻璃化溫度達(dá)到最高138.1℃。納米a-Al2O3提高復(fù)合材料耐熱性的機(jī)理，與熱固性環(huán)氧樹脂基Si02納米復(fù)合材料相同。

    ④納米a-Al2O3對熱固性環(huán)氧樹脂摩擦性能的影響

    環(huán)氧樹脂(epoxy)是一種性能優(yōu)異、應(yīng)用廣泛的熱固性樹脂，但其摩擦性能遠(yuǎn)不如PTFE、PEEK和尼龍等材料，有關(guān)其摩擦磨損機(jī)理的研究報道較少。為此石光等選用納米a-Al2O3微粒作為填料，并對其進(jìn)行表面改性處理，考察了納米微粒在基體中的分散及界面結(jié)合對復(fù)合材料摩擦性能的影響。結(jié)果表明填充納米a-Al2O3，可以顯著降低環(huán)氧樹脂的摩擦系數(shù)和磨損率，對納米a-Al2O3微粒表面進(jìn)行偶聯(lián)劑改性處理或輻照接枝處理可以進(jìn)一步改善填充復(fù)合材料的摩擦磨損性能。

    同環(huán)氧樹脂基體相比，a-Al2O3納米微粒填充復(fù)合材料的熱變形穩(wěn)定性和顯微硬度明顯提高，從而使得摩擦磨損性能得以改善。填充納米微粒使得環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的主要磨損機(jī)理轉(zhuǎn)變?yōu)槠�勞磨損�；瘜W(xué)改性納米微粒填充復(fù)合材料的耐磨性能最佳，這是由于化學(xué)改性納米微粒填料同基體樹脂之間的界面結(jié)合較強(qiáng)所致。

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