纳米填料增强酚醛环氧复合材料热稳定性研究

摘要

[目的]为提升酚醛环氧树脂在高温环境下的热稳定性，开发一种纳米SiO₂增强的有机硅改性酚醛环氧复合涂层，以满足中高温腐蚀防护对材料耐热性的要求。[方法]采用KH-570硅烷偶联剂对纳米SiO₂进行表面修饰，并通过机械分散法制备不同SiO₂质量分数（0%、2%、3%、5%）的复合材料。利用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、凝胶渗透色谱（GPC）、差示扫描量热（DSC）、热重分析（TG）等手段，研究纳米填料对复合材料官能团结构、分子量分布、玻璃化转变温度（T_g）及热分解行为的影响。[结果]当纳米SiO₂添加量为3%时，复合材料的T_g（ISO中点值）由33.99°C提升至40.2°C；涂层经220°C烘烤24 h及-30°C/220°C冷热循环10次后保持完好，无明显缺陷。X射线光电子能谱分析表明，填料与基体间可能存在Si─O─C键合及氢键等相互作用。[结论]该复合材料在动态热稳定性与界面稳定性方面得到改善，短期高温烘烤和冷热循环后涂层外观保持完整，为酚醛环氧树脂用于中高温防腐的评价提供了实验依据。

关键词

酚醛环氧树脂 / 纳米二氧化硅 / 玻璃化转变 / 热分解温度 / 界面作用