二氧化钛及丁腈橡胶改性环氧树脂的性能研究
作者：郭会敏戎建鑫于晓燕张庆新
来ห้องสมุดไป่ตู้：《河北工业大学学报》2019年第06期
摘要;利用KH-550修飾的二氧化钛（TiO2）和端羧基丁腈橡胶，以甲基四氢苯酐为固化剂，2，4，6-三（二甲氨基甲基）苯酚（DMP-30）为促进剂，对双酚F型环氧树脂进行改性，以改善环氧树脂固化物脆性大、韧性差的缺点。随后通过红外光谱对KH-550修饰的TiO2进行了表征，并利用电子万能试验机、冲击试验机、静态热机械检测仪（TMA）等设备对环氧树脂复合材料进行性能分析。结果表明，相比仅用端羧基丁腈橡胶改性来讲，TiO2及丁腈橡胶改性环氧树脂拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度得以提高，在TiO2添加量为1%时，其力学性能最好，分别达到78.42;MPa，15.03;%;和12.26;kJ/m2。并且TiO2及丁腈橡胶改性环氧树脂复合材料的玻璃化转变温度与仅用端羧基丁腈橡胶改性的环氧树脂相比，呈先降低后升高的趋势，其热膨胀系数也大幅降低。
GUO;Huimin1，;RONG;Jianxin1，;YU;Xiaoyan1，;ZHANG;Qingxin1，;2
（1.;School;of;Chemical;Engineering，;Hebei;University;of;Technology，;Tianjin;300130，;China;;2.;Key;Lab;for;Micro-;and;Nano-scale;Boron;Nitride;Materials;in;Hebei;Province，;Hebei;University;of;Technology，;Tianjin;300130，;China）
Abstract;The;bisphenol;F;epoxy;resin;was;toughened;by;titanium;dioxide;modified;by;KH-550;and;carboxyl-terminated;Liquid;Nitrile;Rubber;using;methyl;tetrahydrophthalic;anhydride;as;curing;agent;and;2，;4，;6-tris;（dimethylaminomethyl）;phenol;as;promoter;to;improve;the;brittleness;and;poor;toughness;of;the;epoxy;resin.;The;titanium;dioxide;modified;by;KH-550;was;characterized;through;infrared;spectroscopy.;And;the;property;of;the;composites;was;studied;by;universal;testing;machine，;impact;testing;machine;and;static;thermomechanical;analyzer;equipment.;The;results;indicate;that;compared;with;the;modified;epoxy;resin;only;by;nitrile;rubber，;the;tensile;strength，;elongation;at;break;and;impact;strength;of;titanium;dioxide;and;nitrile;rubber;toughening;epoxy;resin;system;shows;increasing;tendency.;The;mechanical;properties;exhibit;the;best;when;the;additive;amount;of;TiO2;is;1%and;the;data;come;up;to;78.42;MPa，;15.03%;and;12.26;kJ/m2.;The;glass;transition;temperature;presents;a;tendency;of;decreasing;at;first;and;then;increasing.;And;the;thermal;expansion;coefficient;drop;sharply.
关;键;词;双酚F型环氧树脂;丁腈橡胶;二氧化钛;力学性能;玻璃化转变温度;热膨胀系数
中图分类号;TQ323.5;;;;;文献标志码;A
Preparation;and;properties;of;titanium;dioxide;and;nitrile;rubber;toughening;epoxy;resin;system
Key;words;epoxy;resin;;nitrile;rubber;;titanium;dioxide;;mechanical;property;;glass;transition;temperature;;thermal;expansion;coefficien
环氧树脂是主链含有环氧基的热固性树脂，具有良好的力学性能、黏结性能和电性能;[1]，目前被广泛应用于复合材料、航空航天、建筑以及电子电器等领域[2，;3]。但是由于环氧树脂具有三维网状交联结构，其固化物质脆、耐冲击性能差、易开裂[4]，极大地限制了环氧树脂在许多领域的应用。因此，对环氧树脂进行增韧改性具有很大的研究意义。目前，对环氧树脂的增韧改性的方法有很多[5-7]，其中主要分为3类：1）;添加橡胶弹性体、热塑性树脂等第二相进行增韧;2）;将热塑性塑料或树脂加入环氧树脂中形成半互穿或互穿网络对其进行增韧;3）;使用无机刚性粒子对环氧树脂进行增强增韧改性。橡胶增韧环氧树脂的研究目前已经很成熟，但弹性体增韧环氧树脂的同时，降低了体系的强度和耐热性。近年来，无机纳米材料在增强增韧方面已经得到证实，只是增韧幅度不如弹性体明显[8]，但对体系的热膨胀系数;（CTE）;影响明显。所以本研究旨在橡胶增韧环氧树脂的基础上掺入二氧化钛，这种无机粒子能够填充到高聚物的缺陷中，使基体的应力集中发生改变，吸收冲击能，从而达到增强增韧的效果[9]。本文选用双酚F型环氧树脂，在端羧基丁腈橡胶增韧的基础上，通过加入不同份数的二氧化钛粒子对环氧树脂进行增韧改性。为了改善二氧化钛在环氧树脂基体中的团聚和分散性问题，用KH-550偶联剂对二氧化钛进行了表面修饰[10]。通过傅里叶红外光谱对表面修饰的二氧化钛进行了表征，并利用电子万能试验机、冲击试验机、静态热机械检测仪（TMA）等设备对环氧树脂复合材料进行性能分析。