《表1 固体颗粒/ER复合材料的冲击强度Tab.1 Impact strength of solid particles/epoxy resin composite materials》

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《SiO_2@PDVB Janus颗粒的表面改性及其增韧环氧树脂的研究》

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k J·m-2

添加量分别为质量分数0，1%，3%的SiO2微球、SiO2-KH560微球、KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒/ER复合材料样条的冲击强度列于表1.从表1可以得知，当纳米粒子的添加量为0时，纯ER样条的冲击强度为14.25 kJ·m-2.当添加量为质量分数1%时，SiO2/ER复合材料样条的冲击强度为7.66 kJ·m-2，比纯ER的冲击强度低.这是因为SiO2微球与ER的表面作用力较弱，界面粘结差，导致分散在ER基体中的SiO2微球趋于团聚，而团聚的Si O2微球在基体中起到应力集中的作用，此处易致ER基体断裂，冲击性能下降.而添加质量分数1%KH560表面改性的SiO2-KH560微球，复合样条的冲击强度为（19.62±6.71）kJ·m-2，比纯ER的提高了37.68%.KH560-SiO2微球表面由羟基变成带环氧基团的烷基，首先，烷基链在环氧树脂交联固化过程中与基体相互缠结，与ER的相容性增强；其次，KH-560上的环氧基团在ER树脂交联固化反应中参与开环聚合，与ER基体通过化学键连接，从而进一步增强改性后KH560-SiO2微球与ER的界面作用力，因此，冲击性能大幅提高.若添加质量分数1%的KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒，复合材料的冲击强度为（23.99±3.39）kJ·m-2，比纯ER提高了68.35%，并且比SiO2-KH560/ER复合材料的冲击强度更高.这得益于KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒不对称的双球结构，这种双球结构分散于ER基体中，像铆钉一样牢牢嵌入基体，参与聚合物基体的交联聚合，当复合材料受到外力作用时，PDVB吸收外部冲击能，SiO2阻止裂纹的扩展，两者共同作用使ER基体的韧性提高.当纳米颗粒添加量为质量分数3%时，Si O2微球、SiO2-KH560微球、KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒/ER复合样条的冲击性能分别为11.89，10.24，7.99 kJ·m-2，而纯ER的冲击强度为14.25 kJ·m-2.随着纳米材料添加量的提高，过量的固体颗粒容易聚集，成为应力集中的中心，从而使得分散在基体中的纳米粒子诱发的银纹易发展为裂纹导致材料被破坏.综上所述，质量分数1%SiO2-KH560微球、KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒可以显著增强ER的韧性，KH560-SiO2@PDVB Janus颗粒的增韧效果更好.