表面改性硅灰石增韧环氧树脂的研究

１ ：上 海 壮 景 化 工 有 限公 司 ；引 发 剂 （ ） 一缩 二 乙 二
但 硅灰 石 与有机 聚合 物也存 在 相容性 的问题 ，共混 时
在 聚合 物 中分散 不均 ，工艺 性 变差 ，导致 制 品力学 性
能下 降 ，限制 了硅 灰 石 在 聚 合物 中 的应 用 。 因此 需 要对 硅灰 石进行 表 面改性 ，改善其 与 聚合物 的相 容
环 氧树 脂是 一种应 用非 常广 泛 的基体 树脂 ，固化
过程 收缩率 小 ，固化 产物具 有优 异 的耐热 性 、耐化 学 腐蚀 性 、耐老化 性 ，电性 能好 ，机械 强度 高和 对基 材 的黏 附性 能 好 ，是热 固性 树 脂 中用 量 最 大 的 品 种 之
一
性 ，提 高其 分散 性和加 工成 型性 ，增 强其 与 聚合 物 界 面结合 力 ，提 高 材料 的机 械性能 和 降低生 产成本 。硅
１ 实 验 部 分
１ １ 试 验原 料 ．
硅 灰石 ：１２ ０ 目，长 径 比 １ ： ７ １ ５ ５ １～１ ： ，江 西 奥
特 精细 粉 体 有 限 公 司 ；双 酚 Ａ 型 环 氧 树 脂 ：Ｇ Ｌ 一 Ｅ Ｒ
１７ ２ ，台湾宏 昌公 司 ；固化 剂 甲基 四氢 苯 酐 （ Ｔ — ＭＥ Ｈ Ｐ ，浙 江 嘉 兴 清 洋 化 工 有 限 公 司 ；促 进 剂 （ Ｏ Ａ） Ａ 一
分 别如 图 １和图 ２ 。从 图 １和 图 ２可 以看 ｝ ，随 改 性 ｊ Ｊ 剂用量 的增 加 ，改 性 效 果 提 升很 快 ，硬 脂 酸 用 量 为 ２ ，硅烷偶 联剂 Ｋ ５ ％ Ｈ５０用量 为 ２ ５ ，Ｋ ５ ０用 量 ．％ Ｈ６ 为 ２ 时改性效 果最 好 。 ％
真空烘 箱 ：Ｄ Ｆ６ ５ Ａ 一０ ０，上海 一恒 科 技有 限公 司 ；
１３ ２ 改性 效果评 价 ．．
沉降 体积法 ：称 取 ２ｇ改性 硅灰 石 置于 ２ Ｌ量 ５ｍ 筒 中 ，加人 ２ ０ｍＬ苯 ，强力 搅拌 １ｒ ｎ ｉ ，静 置 ３ 后 ａ ０Ｓ
读取 界面 高度 。在相 同条 件下 ，界 面高度越 大 ，说 明
改性 效果越 好 Baidu Nhomakorabea
接触 角 ：称 取 ２ ｇ硅 灰 石 粉 压 片 ，用 Ｊ ２ ０ Ｄ Ｃ００ ３
灰 石表 面含 有 Ｓ一 ０键 和 Ｓ一 ０ 键 ，能 与 硅 烷偶 联 ｉ ｉ Ｈ 剂 形成 化学 键 和 作用 ，这 是对 硅 灰 石 进 行 表 面 改 性 的基 础 。本 研究 采用 微米 级改 性硅 灰石 对环 氧树脂 进行 增 韧改性 ，研 究硅 灰石 表 面改性 方法 及改性 硅灰 石 用量 对环 氧树脂 的力 学性 能 的影 响 。
图 １ 不 同改 性 剂 用 量 与 沉 降 体 积 ｌ系 父
Ｆｉ Ｒｅａ ｉｎ ｈ ｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｄ ｆｅ ｏ ａ ｅ ａ ｄ ｇ１ ｌｔｏ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｒｄ ｓ ｇ ｎ ｉ ｓ ｔｌｍ ｅ ｏ ｕ ｅｔｅ ｎｔｖ ｌ ｍｅ
降至室 温 ，即得 到干 法改性 粉体 。
墓
萎
称 取一 定量 的硅 灰 石 （ 用前 在 １ ０ 干燥 ｌ 使 ２ ２ ｈ ，加入 ＿ 【烧 瓶 ，烧 瓶 固定 于恒 温水 浴 锅 中 ，在 ） 二＿ 】 ８ ０℃ 水浴 中活化 ３ ｎ ０ｍｉ，搅 拌 速 度为 ８ ０ ｒｍｉ。将 ０ ／ ｎ
一
定量 的改 性剂 缓慢 加 入 烧瓶 中 ，同 时搅 拌 ２ ｉ， ０ ｍ ｎ
Ｓ ｕｄ ｆ Ｓ ｆ ｃ ｏ ｆｅ ｏ ｌ ｓ ｏ ｉｅ Ｔｏ ｇ ｎｉ ｇ Ｅｐｏ ｙ Ｒｅ ｉ ｔ ｙ ｏ ｕｒ ａ ｅ Ｍ ｄｉ ｄ Ｗ ｌａ ｔ ｎ ｔ ｕ ｈｅ ｎ ｉ ｘ ｓｎ
Ｗ ＡＮＧ —ｉ Ｘｉｌｎ， ＹＩＨｏ ｇ ｌｎ ｎ ’ｉｇ， Ｌ Ｎ ｅ ｇ， ＺＨ ＥＮＧ ｉＣ ｒ Ｉ Ｈ ｎ Ｂａ— Ｕ ｌ
ｉ ｍｐａ ｔｓｒ ｎ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｖ４７ ７ ｃ ｔｅ ｇｈ ｉ ｃ ｅ ｓ ｄ ｂ ． ９％ ａ ｄ ４７ ９ ｎ ． ５％ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ． ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ： Ｅｐｏ ｙ Ｒｅ ｉ ｘ ｓｎ； Ｗ ｏｌ ｓｏ ｉｅ； Ｓ ｒａ ｅ Ｍｏ ｉ ｃ ｔｏ ｌａ ｔ ｎ ｔ ｕ ｆｃ ｄｆ ａｉ ｎ； Ｔｏ ｈｅ ｉ ｇ； Ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｒ ｐ ｒｙ ｉ ｕｇ ｎ ｎ ｃ ｎ ｃ ｌＰ ｏ ｅ ｔ
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｓ ｅ ｒｃ ａ ｉ ｎ ｗｏ ｓｌ ｎ ｏ ｐ ｉ ｇ ａ ｅ ｔ ｒ ｓ ｄ ｏ ｈｅ ｓ ｆ ｃ ｄｆｃ ｔｏ ｆｗｏｌ ｓｏ ． ｔａ ｔ ｔａ ｉ ｃｄ ａ ｄ ｔ ｉａ ｅ ｃ ｕ ｌｎ ｇ ｎ ｓｗｅ ｅ ｕ ｅ ｎ ｔ ｕｒａ ｅ ｍｏ ｉ ａｉｎ ｏ ｌａ ｔ ｎ ｉ ｉｅ Ｔｈ ｆ ｃ ｆｄ ｆｅ ｅ ｔｍｏ ｉ ｅｓ ａ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｄ ｆ ｄ ｗｏｌｓｏ ｔ ｎ ｍｅ ｈａ ｉ ａ ｒ ｐ ｒｉｓ ｏ ｈ ｔ． ｅ ｅｆ ｔｏ ｉｆｒ ｎ ｄ ｆ ｒ ｎ ｏ ｔｎ ｆｍｏ ｉ ｅ ｌａ ｔｎｉ ｏ ｃ ｎ ｃ ｌｐ ｏ ｅ ｔｅ ｆｔ ｅ ＥＰ ｅ ｉ ｉ ｅ ｒ ｓｎ ｗｅ ｅ ｓｕ ｉｄ． Ｔｈ ｍ ｐ ｃ ｒ ｃｕｒ ｕｒａ ｅ ｏ ｈ ｌ ｓｏ ｉｅ ｔ ｕ ｈ ｎ ｏ ｏ ｉ ｓａ ｓ ｎ ｌ ｚ ｄ． ｅｉ ｒ ｔｄｅ ｅ ｉ ａ ｔｆａ ｔ ｅ ｓ ｆｃ ｆｔ ｅ ｗｏｌ ｔｎ ｔ ｏ ｇ ｉ ｇ ＥＰ ｃ ｍｐ ｓｔ ｗａ ｌｏ ａ ａｙ ｅ ａ ｅ
Ｔｈ ｅ ｕ ｔ ｎｄｃ ｔ ｄ ｔ ａ ｈ ｔ ａ ｉ ｃｄ ｈ ｄ ｂ ｓ ｄｉ ｃ ｔｏ ｆｅ ｔｏ ｌ ｓｏ ｉｅ， ｔ ｅ ｍａ ｉ ｍ ｏ ｔｃ ｅ ｒ ｓ ｌｓ ｉ ｉａｅ ｈ ｔｔ ｅ ｓｅ ｒｃ ａ ｉ ａ ｅ ｔｍｏ ｆ ａｉｎ ｅｆｃ ｎ ｗｏｌ ｔｎ ｔ ｉ ａ ｈ ｘｍｕ ｃ ｎａ ｔ ａ ｇｅ ｏ ｄ ｆ ｄ ｓ ｒａ ｅ ｗａ １ ０。 Ｔｈｅ ｏ ｇ ｅ ｓ ｏ ｐ ｘ ｅ ｉ ｃ ｍｐ ｓｔ ｗａ ｅ ｈ ｎｃ ｄ ｉｎ ｆｃ ｎ ｌ ｎ ｌ ｆ ｍｏ ｉ ｅ ｕ ｆｃ ｓ ４ ． ｉ ｔ ｕ ｈｎ ｓ ｆ ｅ ｏ ｙ ｒ ｓｎ ｏ ｏ ｉ ｅ ｓ ｎ ａ ｅ ｓｇ ｉ ａ ｔ ｉ ｙ． Ｗ ｈ ｌ ｈ ｏ ｔｎ ｆｗｏ ｌｓｏ ｉｅ ｍｏ ｉ ｅ ｙ ｓｅ ｒｃ ａ ｉ ｓ １ ％ ｏ ｐ ｘ ｅ ｉ ｉｅ ｔ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｌａ ｔｎ ｔ ｄ ｆ ｄ ｂ ｔ ａ ｉ ｃ ｄ ｗａ ０ ｗｔ ｆｅ ｏ ｙ ｒ ｓｎ． ｔ ｅ ｓｌ ｔｅ ｔ ｎ ｉ ｈｅ ｔｎ ｉｅ ｓｒ ｎｇｈ ａ ｄ
（ Ａ） Ｓ ：上海 凌峰 化学试 剂有 限公 司 。
１２ 试 验 设 备 ．
０ ５ 、１０ 、１５ 、２ ０ 和 ２ ５ 的硬 脂 酸 、硅 ．％ ．％ ．％ ．％ ．％
烷 偶联 剂 Ｋ ５ ０和 Ｋ ５ ０，其 他 条 件 不 变 ，对 硅 厥 Ｈ５ Ｈ６ 石 进行 表面 改性 。样 品在二 甲苯 中沉降体 积 和接触 角
（ ｄ ａ ｃ ｄ Ｓ ｏ ｓ ｔ ｉ ｓＲ ｅ ｔ ，Ｅ ｓ Ｃ ｉａ Ｕ ｉ ｒ ｔ ｏ ｃ ｎ ｅａ ｄＴ ｃ ｎ ｌｇ ，Ｓ ａ ｇ ａ ２ ０ ３ Ａ ｖ ｎ ｅ ｐ ｔ ｅ ａ ＆Ｄ Ｃ ｎｅ Ｍａ ｒ ｌ ｒ ａｔ ｈｎ ｎｖ ｓ ｙ ｆ ｉ ｃ ｎ ｅ ｈ ｏｏ ｙ ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ２ ７，Ｃ ｉａ ｅ ｉ Ｓ ｅ ｈ ） ｎ
，
在 胶 黏剂 、涂料 、密 封胶 和复合 材料 方面 有广 泛
应 用 。但也 存在 固化 产物脆 性 大 、韧 性差 、耐 疲劳 性
不 足等 ，难 以满 足工 业需求 ，使 其使 用受 到 限制 ，因 此需要 对 环氧树 脂进 行增韧 改 性 。 目前 ，对 环 氧 树 脂 增 韧 的方 法 很 多 ＿ 。硅 灰 】
Ｆ ｇ２ Ｒｅａ ｉｎ ｈｐ ｂ ｔ ｅ ｈ ｄ ｆｅ ｏ ａ ｅ ａ ｉ ｌｔｏ ｓ ｉ ｅｗｅ ｎ ｔ ｅ ｍｏ ｉ ｒｄ ｓ ｇ ｎｄ ｉ
表 明 ：硬 脂 酸 改 性 硅 灰 石 的改 性 效 果 最 好 ，其 改 性 表 面接 触 角 最 大 可达 １０ ，与 环 氧树 脂 的 相 容 性 得 到 改 善 ，复合 材 ４。
料 的韧性 明显提 高 。当硬 脂 酸 改性 硅 灰 石 用量 为 环 氧 树 脂 质量 的 １ ％ 时 ，拉 伸 强 度 提 高 ４ ． ９ ，冲击 强 度 提 ０ ７７ ％
型接 触角 测试 仪测量 改性 硅灰 石与水 面接触 角 。与未 改性 硅灰 石相 比 ，接 触 角变大 ，说 明改性 硅灰 石亲 油
性增 强 ，且接 触角 越大 改性效 果越好 。
１ ４ 改性 硅灰 石增 韧环 氧树脂 ． １ ４ １ 实 验方 案 ．．
图 ２ 不 同改 性 剂 用 量 与接 触 角 关 系
第４ ０卷 第 ６期
２１ ０ ２年 ６月
塑料 工业
ＣＨ Ｉ ＮＡ ＰＬＡＳ ＣＳ Ｉ ＴＩ ＮＤＵＳ ＴＲＹ
表 面改性硅灰 石增韧环氧树脂的研究
王锡 麟 ，易红 玲 ，林 珩 ，郑柏存
（ 华东理工大学体育新材料研发 中心 ，上海 ２ ０ ３ ） ０ ２ ７ 摘要 ：采用硬脂酸和两种硅烷偶联剂分别对硅灰石进行 了表面改性 ，研究 了不 同改性 剂的改性效果 及不 同用量 的 改性硅灰石对环氧树脂复合材料力学性能 的影 响；并对硅灰石增韧 环氧树脂 复合 材料 冲击 断面形貌进行 了分析 。结 果
扫 描 电镜 ：ＪＭ－ ６ Ｌ Ｓ ６ ０ Ｖ， 日本 Ｊ Ｏ ３ Ｅ Ｌ公 司 ；拉 力 机 ：
Ｃ Ｔ ２２ Ｍ ５ ０ ，深圳 市新 三思 材料 检测有 限公 司 ；冲击试 验 机 ：Ｊ 一０ Ｂ，上海 久滨仪 器有 限公 司 ； Ｂ３０
１ ３ 硅灰 石 的表面 改性 ．
１３ １ 改 性方 案 ．．
石是 一种 无机 针 状 或 放射 状 矿 物 ＿ 】 ，其 主 要 化 学 成 分为 Ｃ ＳＯ ，广 泛 应 用 于 塑 料 、橡 胶 、油 漆 、涂 料 ａ ｉ 等领域 ，可增 加 制 品 的硬 度 、弯 曲强 度 、冲击 强 度 ， 提高制 品热 稳定性 和尺寸稳 定性 ¨ ，具有 发展 前 途 。
醇） ：上 海 凌 峰 化 学 试 剂 有 限 公 司 ； 偶 联 剂 （ Ｈ ５ 、Ｋ ５ ０ ：上 海 九邦化 工有 限公 司 ；硬 脂 酸 Ｋ ５０ Ｈ ６ ）
作者简介 ：王锡麟 ，男 ，１８ ９ ６年生 ，硕士研究生 ，主要从事环氧树脂改性研究 。ｘ ａｇｃｓ ６ ．ｏ ｌ ｎｅｕｔ ３ ｃｎ ｗ ＠１
电磁 搅拌 机 ：－ １精 密 增 力 电动 搅 拌 器 ；三 辊 研 磨 Ｊ ． 卜 机 ：Ｑ Ｍ ６ ，上海 精 密 仪 器 仪 表 有 限公 司 ；接 触 角 Ｇ 一５ 测试 仪 ：］ ２ ０ Ｄ ，上 海 中 晨 数 字 技 术 设 备 有 限公 Ｃ０ ０ ３ 司 ；压 片机 ：Ｈ 。２ Ｙ １ ，天 津 天 光 光 学 仪 器 有 限公 司 ；
高 ４ ．５ 。 ７９％ 关 键 词 ：环 氧 树 脂 ；硅 灰 石 ；表 面 改 性 ；增 韧 ；力 学 性 能 中 图分 类 号 ：Ｔ ３ ３ ５ Ｑ ２ ． 文 献 标 识 码 ：Ｂ 文章 编 号 ：１０ ０ ５—５７ （ ０ ２ ０ ０ ４ 一 ３ ７０ ２ １ ） ６— ０ ｌ ０