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摘 要

本文采用在EP中填充无机纳米粒子的方式来改善EP的韧性。但是如果单单只是用气相法制得的白炭黑无法达到増韧改性的效果，由于其大量存在羟基基团，这使粒子无法很好地分散到EP中达到预期效果。为了解决这一难题，决定在粒子上接上有机基团来置换掉大量的羟基使其达到疏水状态，最后再接上GMA单体使得其与环氧树脂有很好的相容性。为了表征改性效果，分别采用仪器分析（IR、DSC、TEM/SEM），发现改性是有效果的，随着单体浓度增大，接枝效果有所提高。以及将改性后的例子加入环氧树脂中做成样条测试力学性能，此时表明，当粒子用量为树脂的1%，酸酐比例为树脂的85%时表明力学性能为最好。

关键词：环氧树脂 二氧化硅 增韧 KH570

ABSTRACT

This article describes the inorganic rigid particles filled with silica modified epoxy resin, so as to achieve the purpose of toughening effect. However, the compatibility of pure silica with epoxy resin is not good, in order to better improve the compatibility, the need for grafting silica modification. The reaction was carried out with silane coupling agent KH570(ℽ- (methacryioyl-

oxy) propyltrimethoxysilane) and silica, followed by GMA (glycidyl methacrylate). Grafted modified silica and epoxy have good compatibility. In order to clarify the grafting effect of GMA, the silica with different monomer concentration was analyzed by IR (infrared) and TG (thermogravimetric) respectively. From the infrared spectrum and thermogravimetric analysis, it can be seen that the grafting effect is obvious with the increase of the concentration. The micro- structures were analyzed by SEM scanning electron microscopy, impact testing machine and so on. The mechanical properties of the test showed that when the 0.5mol / L GMA monomer was used to graft the modified silica, the impact strength was 72.0% higher than that of the pure epoxy resin.

Key words: Epoxy resin；silica ；Graft modification； KH570

目录

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摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.2二氧化硅的简介 1

1.2.1 二氧化硅的性质 1

1.2.2 纳米SiO₂的应用 1

1.1环氧树脂的简介 1

1.1.1环氧树脂的性质 1

1.1.2环氧树脂的用途 2

1.3环氧树脂复合材料 2

1.3.1 现状 2

1.3.2 未来方向 2

1.3.3 本文研究方向 3

第二章 实验内容 4

2.1 主要原料及试剂 4

2.2 主要实验设备 4

2.3 纳米SiO₂的改性 6

3.2.1 KH-570改性二氧化硅（一步改性） 6

3.2.2 GMA接枝二氧化硅的工艺（二步改性） 6

2.4 气相法制白炭黑填充环氧树脂样条的制备 8

2.5改性SiO₂的表征 9

第三章 分析与讨论 11

3.1 引言 11

3.2热重分析(TG) 11

3.3 红外分析 11

3.4 力学性能检测 12

3.4.1 不同GMA单体浓度 12

3.4.2 不同酸酐比例 14

第五章 结论 15

参考文献 17

致谢 19

第一章 绪论

1.2二氧化硅的简介

1.2.1 二氧化硅的性质

二氧化硅，化学式为SiO₂。纯的二氧化硅没有颜色的，在常温下呈固态。二氧化硅的化学性质稳定只能与很少的物质发生反应，例如H₂O和比较常见的酸，例如：H₂SO₄、HNO₃等都不反应。二氧化硅存在两种截然不同的形式，一种是结晶SiO₂，一种是无定形SiO₂。结晶二氧化硅又可分为石英、鳞石英和方石英三种。其中石英是很常见的。二氧化硅晶体是类似于甲烷结构，一个硅原子周边接了四个氧原子，而所谓的SiO₂仅表示的是晶体中硅和氧的原子个数比，并不能反映其结构。

1.2.2 纳米SiO₂的应用

硅在地壳中的储量仅次于氧，居第二位。但是没有游离的硅单体存在，大多是以化合态的形势存在，性质稳定，平时工厂加工所用的SiO₂原料都是从岩土中反应提取出来的。无论是晶形二氧化硅还是无定形二氧化硅，在国民生活中都是用途广泛的。二氧化硅在医疗器械、橡胶制造、造纸、陶瓷等诸多方面都是应用极多的。晶体形态SiO₂通常是以有着特殊性能的晶体亦或是以外观精美的水晶的形式存在于自然界，它们可以用来制造摆件、比较精密的仪器、工艺品等。二氧化硅最多的用途是制成玻璃，耐受温度通常在500℃以上，石英玻璃更能达到1400℃以上，虽然玻璃是非晶，几无塑性形变，应力过临界值即脆性断裂，但由于其表面共价键或离子键的键能较高，使其拥有高于一般金属的硬度。

1.1环氧树脂的简介

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