1.3　納米粒子改性環氧樹脂

納米粒子與樹脂基體之間兩相界面多，結合力強，對樹脂力學性能影響明顯，有可能達到同時對環氧樹脂進行增韌增強的目的。因此，在聚合物基體中引入納米粒子以增韌增強環氧樹脂受到廣泛關注[39，40]。

Bray等選用幾種不同粒徑的SiO2納米粒子研究粒徑與濃度對環氧樹脂韌性的影響，指出韌性隨SiO2納米粒子濃度增加而穩定增加，粒子尺寸對韌性影響不大[41]。但是，Conradi等使用少量球狀SiO2納米粒子（0.5%）對環氧樹脂增韌增強，所得結論認為環氧樹脂斷裂韌性與粒子尺寸有一定關系：根據粒子尺寸的不同，固化體系彈性模量提高10%～20%，斷裂韌性提高25%～30%[42]。Sun等經過系列研究指出納米管可同時提高環氧樹脂的拉伸強度和韌性[43]。Li等合成出一種室溫下可流動的液體狀納米晶功能化氧化石墨烯并用于環氧樹脂改性，這種石墨烯在樹脂基體中具有優異的分散性和力學性能，可大幅提高環氧樹脂的沖擊韌性[44]。

單一納米粒子改性環氧樹脂，雖然對固化體系性能有一定的增強，但改性效果有限，而且可能對其他性能有不利影響。為了顯著增強環氧樹脂的力學性能與韌性，許多研究將納米雜化材料用于環氧樹脂改性，取得顯著效果。Jia等使用SiO2-MWCNT（多壁碳納米管）納米雜化材料對環氧樹脂復合材料進行多尺度增強以及界面強化，利用SiO2擴大MWCNT的界面面積，發揮MWCNT和SiO2協同增強效應，大幅度地提高環氧樹脂的力學性能，但沒有報道復合物對環氧樹脂斷裂韌性的影響[45]。Jiang等經過系列研究指出，在環氧樹脂中加入表面負載氧化石墨烯的SiO2納米粒子，有利于樹脂韌性的提高，且斷裂韌性隨體系中氧化石墨烯含量增加而顯著提高[46]。

不僅MWCNT和氧化石墨烯等與SiO2納米粒子形成的雜化材料可對環氧樹脂增韌增強，使用高分子聚合物-SiO2納米雜化粒子復合改性環氧樹脂也可實現增韌增強的目的。Sprenger等對比研究反應性液態橡膠、SiO2納米粒子以及二者復合改性環氧樹脂基復合材料，得出結論認為反應性液態橡膠和SiO2納米粒子復合改性可同時提高環氧樹脂的韌性和強度[47]。許多研究指出納米粒子的加入會導致環氧樹脂混合體系黏度增加，影響其工作性，但Rahmanian等經過研究認為碳納米管-SiO2雜化材料不會明顯增加環氧樹脂混合物的黏度，基本不影響其流變性能，且當雜化材料摻入量達到最優比例時，環氧樹脂彈性模量、拉伸強度與沖擊強度顯著增加[48]。