環(huán)氧樹脂應(yīng)用技術(shù)開發(fā)動向

⑥環(huán)氧樹脂無機納米復(fù)合材料

納米材料和納米復(fù)合材料是近20年來發(fā)展迅速的一種新型ll能源材料。它們是新材料研究中極具活力的領(lǐng)域，對未來的經(jīng)濟和技術(shù)發(fā)展具有非常重要的影響。日本將其列為材料科學(xué)的四大研究任務(wù)之一。美國的“星球大戰(zhàn)”和歐洲的“尤里卡”計劃都把它列為一個關(guān)鍵項目。中國還在其攀登計劃中設(shè)立了納米材料學(xué)科團隊。納米材料是一種粒徑為1-1-100毫米的超細顆粒材料。因此，它具有大的比表面積、高的表面能、嚴重缺乏表面原子的配位、強的表面活性和超L吸附能力。它具有常規(guī)材料所不具備的特殊性質(zhì)，如體積效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、宏觀量子隧穿效應(yīng)和介質(zhì)限制效應(yīng)。因此，該納米材料具有微波吸收性能、高表面活性、強氧化、超順磁性等，以及特殊的光學(xué)性能、催化性能、光催化性能、光電化學(xué)性能、化學(xué)反應(yīng)性能、化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)性能和特殊的物理機械性能。納米材料的應(yīng)用將是傳統(tǒng)材料，尤其是功能材料的一場革命。納米材料在復(fù)合材料中的應(yīng)用也將給復(fù)合材料的發(fā)展帶來巨大的不可預(yù)測的變化。納米復(fù)合材料可分為兩類，一類是由金屬/陶瓷、金屬/金屬、陶瓷/陶瓷組成的無機納米復(fù)合材料；另一種是由聚合物/無機和聚合物/聚合物組成的聚合物納米復(fù)合材料。聚合物納米復(fù)合材料的研究起步較晚，但在過去的2-3年里發(fā)展迅速。環(huán)氧樹脂納米復(fù)合材料中使用的無機納米材料包括Si02、Ti02、Al2O3、CaCO3、ZnO、粘土等。初步研究結(jié)果表明，納米材料可以大大提高環(huán)氧復(fù)合材料的力學(xué)性能、耐熱性、韌性、耐擦傷性等性能，同時可以達到提高耐熱性和韌性的效果。

環(huán)氧樹脂在橋面鋪裝防水層中的應(yīng)用研究

測試方法和結(jié)果

本研究主要從拉伸性能、高溫性能、低溫性能和透水性等方面測試環(huán)氧樹脂的原材料性能。具體測試方法和結(jié)果如下。

(1)拉伸試驗。采用啞鈴形模具成型試樣，常溫下25 ~ 24h固化，然后用微機控制的能量試驗機進行拉伸試驗?？梢钥闯?，三種環(huán)氧樹脂的平均斷裂強度分別為22.84、7.07和8.28兆帕，均高于3.0兆帕的技術(shù)要求，平均斷裂伸長率分別為30.02%、108.47%和66.77%，均高于20%，三種環(huán)氧樹脂的拉伸性能均滿足要求。

(2)高溫試驗由于攤鋪層瀝青混凝土拌和溫度高、施工溫度高的特點，澆注瀝青混合料的出料溫度高達220℃，選擇環(huán)氧樹脂時必須考慮材料本身的耐高溫性。為了測試環(huán)氧樹脂的耐高溫性能，將每種環(huán)氧樹脂材料按800g/m2的用量均勻涂在10Cm×10Cm的鋼板上，待完全固化后，將環(huán)氧樹脂放入230℃的烘箱中10分鐘，觀察環(huán)氧樹脂的變化。

可以看出，這三種環(huán)氧樹脂在高溫作用后受到不同程度的損壞。A和C環(huán)氧樹脂有少量凸起，在230℃高溫作用后有少量局部凸起是可以接受的。但是，B環(huán)氧樹脂受熱后大部分出現(xiàn)裂縫，表明高溫性能不足，不能用于澆注式瀝青混凝土路面系統(tǒng)。

(3)低溫試驗。將按規(guī)定制備的三種環(huán)氧樹脂脫模后，在25℃室溫下放置7天，切成25毫米×100毫米的試件，每組3件。然后將試樣放入已達到規(guī)定試驗溫度的環(huán)境箱中，并冷凍1小時。在此溫度下，試件在2 ~ 3秒內(nèi)圍繞金屬棒均勻彎曲180度，并目視觀察裂紋。根據(jù)試驗結(jié)果，除部分環(huán)氧樹脂試件有少量裂紋外，其余兩種樹脂狀況良好，無裂紋。這表明這三種環(huán)氧樹脂都能滿足低溫防裂的要求。

雙酚A型環(huán)氧樹脂的質(zhì)量分析和質(zhì)量標準

在某些應(yīng)用中，需要知道環(huán)氧樹脂的羥基含量來控制固化過程。仲羥基在環(huán)氧樹脂與金屬的結(jié)合中起著重要的作用。仲羥基也是環(huán)氧樹脂的活性反應(yīng)點，在聚合物改性、擴鏈和交聯(lián)中起著重要作用。羥基含量通常用羥基當(dāng)量表示——定義為含1摩爾羥基的樹脂的質(zhì)量(g)，單位為克/摩爾。羥值-定義為100克環(huán)氧樹脂中的羥基數(shù)量，單位為摩爾/100克。從分子結(jié)構(gòu)來看，當(dāng)平均相對分子量為M的雙酚a環(huán)氧樹脂的平均聚合度為N時，該樹脂具有N個羥基。因此，平均相對分子質(zhì)量可以通過羥基含量粗略估計。它們之間的關(guān)系(理論值)如下:[羥值]=(n/m)×100n=(m-340)/284∴[羥值]=0.352-(120/m)[環(huán)氧值]=(2/m)×100∴[羥值]=0.352-0.60×[環(huán)氧值](4)粘度和軟化點是調(diào)配環(huán)氧樹脂膠液時非常重要的性能，對操作性、消泡等有很大影響。當(dāng)用作鑄造和灌封材料、液體粘合劑、液體涂料、預(yù)浸料等時，粘度是一個關(guān)鍵性能。液體雙酚A型環(huán)氧樹脂本身的粘度和具有一定濃度的固體雙酚A型環(huán)氧樹脂的溶液的粘度都隨著平均相對分子質(zhì)量的增加而增加，并且隨著相對分子質(zhì)量分布(即分散性)的降低而降低。例如，工業(yè)生產(chǎn)中平均相對分子質(zhì)量最低的雙酚A型環(huán)氧樹脂(環(huán)氧當(dāng)量==l90，其中n=0的組分占87% ~ 88%)的粘度為10 ~ 143帕·秒，而不含高相對分子質(zhì)量組分的環(huán)氧樹脂純化后的粘度僅為3帕·秒