纳米复合材料如何影响环氧树脂Tg值

    高分子聚合物在受热过程中会发生一系列的物理变化和化学变化，从表观上看一旦聚合物材料受热后发生软化、熔融或热分解，即认为它丧失了实用性。因此常将Tg、Tm分别看作非晶态聚合物和结晶聚合物尺寸稳定的上限温度。日前，专家分别采用3种不同的纳米粒子制备纳米复合材料，测试其玻璃化温度，研究不同纳米粒子对环氧树脂耐热性的影响规律，取得了新的认识成果。
    纳米粒子的加入均使体系的玻璃化温度升高。对于SiO2/环氧树脂体系，纳米粒子的加入使玻璃化温度提高14～36℃，在SiO2质量分数为3%时，玻璃化温度高(126.65℃)；对于TiO2/环氧树脂体系，纳米粒子的加入使玻璃化温度提高36～40℃，在TiO2质量分数为2%～3%时，玻璃化温度高(130.48℃)；对于α-A12O3/环氧树脂体系，纳米粒子的加入使玻璃化温度提高41～48℃，在α-A12O3，质量分数为2%时，玻璃化温度高(137.97℃)。通过3种纳米复合材料的透射电镜照片，可以看出SiO2、TiO2在环氧树脂中分散情况良好，α-A12O3有部分团聚体。
    纳米粒子的加入使环氧树脂的玻璃化温度升高，纳米粒子与环氧树脂之间存在强相互作用，使玻璃化温度升高。表面处理后的纳米粒子，在基体中实际起到交联点的作用，一方面其表面有利于环氧树脂链段的缠结，形成物理交联；另一方面其表面的表面处理剂与基体聚合，形成填充粒子与基体间良好的界面结合，起到化学交联点的作用。因此随着纳米粒子的加入，交联密度增大使玻璃化温度升高。可见纳米粒子的加入可使体系的玻璃化温度明显升高，提高体系的耐热性。