1.3　纳米粒子改性环氧树脂

纳米粒子与树脂基体之间两相界面多，结合力强，对树脂力学性能影响明显，有可能达到同时对环氧树脂进行增韧增强的目的。因此，在聚合物基体中引入纳米粒子以增韧增强环氧树脂受到广泛关注[39，40]。

Bray等选用几种不同粒径的SiO2纳米粒子研究粒径与浓度对环氧树脂韧性的影响，指出韧性随SiO2纳米粒子浓度增加而稳定增加，粒子尺寸对韧性影响不大[41]。但是，Conradi等使用少量球状SiO2纳米粒子（0.5%）对环氧树脂增韧增强，所得结论认为环氧树脂断裂韧性与粒子尺寸有一定关系：根据粒子尺寸的不同，固化体系弹性模量提高10%～20%，断裂韧性提高25%～30%[42]。Sun等经过系列研究指出纳米管可同时提高环氧树脂的拉伸强度和韧性[43]。Li等合成出一种室温下可流动的液体状纳米晶功能化氧化石墨烯并用于环氧树脂改性，这种石墨烯在树脂基体中具有优异的分散性和力学性能，可大幅提高环氧树脂的冲击韧性[44]。

单一纳米粒子改性环氧树脂，虽然对固化体系性能有一定的增强，但改性效果有限，而且可能对其他性能有不利影响。为了显著增强环氧树脂的力学性能与韧性，许多研究将纳米杂化材料用于环氧树脂改性，取得显著效果。Jia等使用SiO2-MWCNT（多壁碳纳米管）纳米杂化材料对环氧树脂复合材料进行多尺度增强以及界面强化，利用SiO2扩大MWCNT的界面面积，发挥MWCNT和SiO2协同增强效应，大幅度地提高环氧树脂的力学性能，但没有报道复合物对环氧树脂断裂韧性的影响[45]。Jiang等经过系列研究指出，在环氧树脂中加入表面负载氧化石墨烯的SiO2纳米粒子，有利于树脂韧性的提高，且断裂韧性随体系中氧化石墨烯含量增加而显著提高[46]。

不仅MWCNT和氧化石墨烯等与SiO2纳米粒子形成的杂化材料可对环氧树脂增韧增强，使用高分子聚合物-SiO2纳米杂化粒子复合改性环氧树脂也可实现增韧增强的目的。Sprenger等对比研究反应性液态橡胶、SiO2纳米粒子以及二者复合改性环氧树脂基复合材料，得出结论认为反应性液态橡胶和SiO2纳米粒子复合改性可同时提高环氧树脂的韧性和强度[47]。许多研究指出纳米粒子的加入会导致环氧树脂混合体系黏度增加，影响其工作性，但Rahmanian等经过研究认为碳纳米管-SiO2杂化材料不会明显增加环氧树脂混合物的黏度，基本不影响其流变性能，且当杂化材料掺入量达到最优比例时，环氧树脂弹性模量、拉伸强度与冲击强度显著增加[48]。