氣相二氧化硅在不飽和聚酯樹脂增韌增強功能
發布時間：2020-06-22來源：德陽旭航化工有限公司
氣相二氧化硅通常又稱之為氣相法白炭黑，英文名稱為fumed silica。氣相二氧化硅是由氯硅烷在氫氧火焰產生的高溫水中水解得到的無定形態的粉末狀物質，氣相二氧化硅為無定形白色粉末，是一種無毒、無味、無污染的無機納米材料。氣相二氧化硅呈三維網狀結構，其表面存在不飽和鍵和不同鍵態的羥基（孤立羥基、鄰位羥基、雙重羥基等）。氣相二氧化硅在不飽和聚酯樹脂的作用主要是兩個方面：增韌增強和增稠觸變性能調整。
氣相二氧化硅的小尺寸（亞微米）效應使其具有特殊的光學性能：氣相二氧化硅對紫外、紅外、可見光具有極強的反射特性。對波長為280～1300nm的光的反射率達到80%以上。氣相二氧化硅的體積效應和量子隧道效應使其產生滲透作用，可深入到高分子化合物的π鍵附近，與其電子云發生重疊，形成空間網狀結構，從而大幅度提高高分子材料的力學強度、韌性、耐磨性、耐老化性等。人們就是利用氣相二氧化硅的這些特殊的結構和性能對樹脂基材料進行改性或制備樹脂基-氣相二氧化硅復合材料，提高樹脂基材料的綜合性能。
由于氣相二氧化硅微粒表面缺陷大、非配對原子多，表面活性高，產生巨大的表面及界面效應，且分子狀態是三維鏈狀結構，其表面分布著大量游離的羥基，這些游離羥基之間形成氫鍵，使二者之間的作用力大大提升，從而使所得制品更致密。氣相二氧化硅分散在聚合物分子鏈之間的間隙中，將聚合物分子鏈連接在一起，使其相對運動阻力變大，從而改善了聚酯樹脂的韌性、強度和延展性。同時由于氣相二氧化硅粒子直徑為納米級，其小尺寸效應使得制品變得更光潔，耐磨性也得到很大改善。
納米二氧化硅改性不飽和聚酯樹脂復合材料增強不飽和聚酯樹脂的強度和韌性的機理是：當不飽和聚酯樹脂受到沖擊時，沖擊能由納米二氧化硅粒子/不飽和聚酯樹脂兩相界面共同承擔，可消耗更多的沖擊能。同時納米二氧化硅尺寸小，比表大，因此與不飽和聚酯樹脂基體可接觸面積相應增大，應力集中，當樹脂受到外力沖擊時，誘發產生很多小裂紋或銀紋，這些小裂紋或銀紋的長大需要消耗大量的沖擊能，因而需要更大的外力沖擊才能使樹脂斷裂，從而發揮了增強增韌的功效。
如以氣相二氧化硅改性的不飽和聚酯樹脂，當氣相二氧化硅（比表面積為380m2/g）加入量達到質量分數3%的時候，不飽和聚酯樹脂復合材料的彈性模量可以由2.3G提高到4G。
如果使用改性過的氣相二氧化硅(即疏水型氣相二氧化硅)，可使之較容易分散在不飽和聚酯樹脂當中，在經過充分分散（例如超聲波振蕩分散），則得到不飽和聚酯樹脂－氣相二氧化硅復合材料，當氣相二氧化硅的添加量達到質量分數的3%-5%的時候。復合材料的耐磨性提高1-2倍，莫氏硬度為2.8-2.9，接近于天然大理石，其拉伸強度提高了1倍以上，同時熱穩定性和抗沖擊性能良好。
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