慧聪涂料原料网讯：在N，N-二甲基乙酰胺/四氢呋喃(DMAc/THF)混合溶剂中，在正硅酸乙酯(TEOS)存在条件下，通过溶胶-凝胶法原位制备了聚醚酰亚胺(PEI)/SiO2复合材料．在该复合材料中，当SiO2含量低于20wt%时，透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)的观察表明，SiO2纳米粒子可以均匀分散，粒径可在80～300nm间调控．差示扫描量热法(DSC)和热重分析(TGA)的结果表明，SiO2纳米粒子的引入使PEI的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度(Td)明显提高．将不同SiO2含量的PEI与环氧树脂及固化剂共混并固化，采用扫描电镜(SEM)研究了SiO2含量对体系相分离形貌的影响，结果表明SiO2纳米粒子的引入将使PEI分散相尺寸减小．动态力学分析(DMTA)和冲击测试的结果表明，使用PEI/SiO2复合材料改性环氧树脂，可以在提高韧性的同时达到提高模量的效果．
张晶、史伟超、谢续明(清华大学化工系高分子所先进材料教育部重点实验室北京100084)
关键词：溶胶-凝胶，聚醚酰亚胺，复合材料，环氧树脂
环氧树脂是一种具有高强度和优良的粘接性能、应用广泛的热固性工程材料．但因其在固化过程中产生高度交联，使分子链间活动能力变小，导致脆性大、冲击强度低、易开裂等问题，限制了其应用范围，故对环氧树脂进行增韧改性十分必要［1～4］．
将热塑性聚合物添加到环氧树脂中通常可以增加材料的韧性，但同时可能会降低材料的强度和热稳定性［5～7］．因此近年来研究者将更多的注意力转向了用耐热性好、力学性能优异的热塑性工程塑料来增韧环氧树脂的工作上，以期达到在提高基体韧性的同时保持高强度和热稳定性的目标［8］．常用的该类树脂包括聚醚砜(PES)［9～11］、聚醚酰亚胺(PEI)［12，13］、聚酰亚胺(PI)［14］、聚碳酸酯(PC)［15］和聚醚酮(PEK)［16］等．
另一方面，如果向环氧树脂体系中引入均匀分散的无机纳米粒子，则可能同时提高其韧性、模量和尺寸稳定性［17～20］，但如何实现纳米粒子在聚合物中的均匀分散一直是一个难题．溶胶-凝胶法［21］(sol-gel)是制备无机/有机聚合物杂化材料的主要方法之一．该方法指的是将烷氧金属或金属盐等前驱物在一定的条件下水解缩合成溶胶(sol)，然后经溶剂挥发或加热使溶胶转化为网状结构的氧化物凝胶(gel)的过程［22］．溶胶-凝胶法反应条件温和，过程易于控制，有利于组分的均匀混合．用于制备无机/有机杂化材料时，通常使用前驱物和有机聚合物的共溶剂，在聚合物存在的条件下，在共溶体系中使前驱物水解和缩聚，从而得到无机纳米粒子在有机聚合物中均匀分散的复合材料［23，24］．
用溶胶-凝胶法制备无机粒子与工程塑料的复合材料，再用该复合材料对环氧树脂进行改性，有可能同时体现无机有机两类材料对环氧树脂的改性作用．本文通过溶胶-凝胶法，在聚醚酰亚胺(PEI)溶液中直接原位生成均匀分布的纳米SiO2粒子，并用TEM和SEM分别观察了粒子在聚合物溶液和复合物中的分布情况．进而，将此PEI/SiO2纳米复合材料引入环氧树脂中，研究了SiO2的引入对体系相分离和机械性能的影响．
1·实验部分
1.1原料
环氧树脂E-51为无锡树脂厂产品，环氧当量为196;固化剂二氨基二苯基砜(DDS)为上海三爱思试剂有限公司产品，分子量248.3，纯度高于99%;聚醚酰亚胺(PEI)由GE公司提供，产品牌号为Ultem1010;正硅酸乙酯(TEOS)，四氢呋喃(THF)，N，N-二甲基乙酰胺(DMAc)，三氯甲烷，氨水，苯等均为分析纯，北京化工厂产品．
1.2样品制备
1.2.1溶胶-凝胶法原位制备PEI/SiO2纳米复合材料
将PEI溶解于DMAc中，然后加入适量的THF(DMAc和THF体积比为36∶54)、水和氨水，配成PEI溶液待用．配制相同比例的DMAc/THF混合溶剂，与一定量的TEOS混合．在搅拌的条件下用恒压滴液漏斗将上述溶液向PEI溶液中匀速滴加，进行溶胶凝胶反应．滴加完成后，继续匀速搅拌6h．
在搅拌的条件下向反应液中滴加苯，将析出物在60℃下真空干燥1周，得到黄色透明的PEI/SiO2纳米复合材料．
1.2.2环氧树脂/PEI/SiO2
共混物的制备将PEI/SiO2复合材料溶解于三氯甲烷中，再向溶液中加入一定量的环氧树脂和等当量的固化剂DDS，搅拌均匀后减压蒸馏除去溶剂，转入普通烘箱中进行升温固化(120℃/4h，160℃/6h)．
1.3测试方法
1.3.1TEM
取1滴溶胶-凝胶法制得的PEI/SiO2溶液滴加到铜网上，真空干燥后用HitachiH-800透射电镜观察粒子在PEI溶液中的粒径和分布．
