纳米掺杂环氧树脂热力学性能的分子动力学模拟

作者：毕茂强; 彭豪^*; 文娅; 江天炎; 陈曦; 杨肖

来源：电瓷避雷器, 2023, (02): 142-156.

DOI：10.16188/j.isa.1003-8337.2023.02.019

• 环氧树脂
• 纳米填料
• 玻璃转化温度
• 弹性模量
• 分子动力学模拟

为了从微观结构研究不同纳米填料对环氧树脂热力学性能的影响，笔者基于分子动力学(MD)方法，借助MS仿真软件，以双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)为基体，甲基四氢苯二甲酸酐(MTHPA)为固化剂，交联度90%的酸酐固化体系环氧树脂，分别添加粒径1 nm的球状SiO2、Al2O3、ZnO纳米材料作为填料，构建不同纳米填料的复合环氧树脂体系进行分子动力学模拟。结果表明：掺杂这3种纳米填料均可提高环氧树脂的热力学性能，纳米SiO2对材料刚度影响最为明显，玻璃转变温度上升了27.34 K;纳米SiO2、Al2O3、ZnO填料都能有效降低热膨胀系数和自由体积分数，改善材料耐热性能，其中SiO2、Al2O3两种材料效果更显著，热膨胀系数降幅分别达到了39.0%、34.4%;添加纳米填料的复合环氧树脂体系弹性模量都有明显提升，3种纳米添加体系与纯环氧树脂体系的弹性模量随温度升高而降低，且在玻璃转变温度区间降幅最大。

• 单位
  电子工程学院; 重庆理工大学