专家提示：含填料环氧配方设计有要略

 含填料的环氧树脂配方设计是其应用重点，业界对此关心度逐步提高，但目前国内在这方面较少有文献报道。最近，江山江环化学工业公司进行研究并取得成果。研究人员先后对填料的技术指标和影响因素、最佳充填理论模式、粘度与{TodayHot}比表面积之间的关系、填料(Si02)的表面处理技术、偶联剂的效果及作用和机理、含填料固化物的破坏模式等进行了实验；在 了丰富的理论数据基础上，最后进行实例实验证实结果。填料的分类主要包括2个方面：技能性填料，旨在提高体系的某些性能，如线膨胀系数、YANG、吸水率、强度等；经济型填料，旨在降低成本。
 以上2种填料没有本质上的区别，常常是通过添加某种填料，既降低了成本又提高了材料的性能。以使用硅微粉(Si02)为例的试验涉及无定形(角形)和球形、结晶型和非结晶型(熔融型)，结果得到填料的技术指标和影响因素数据，研究采用的主剂是液态双酚A型环氧树脂、固化剂是酸酐、促进剂是叔胺、硅微粉是各种平均粒度的熔融硅微粉。经三点抗弯试验表明：充填率与平均粒度对抗弯强度值成反相关，填充率与粘度成正相关，而硅微粉粒度分布合理可接近最佳填充密度。江环化学的科研人员据此最佳充填理论建立模式。其要点一是：真球度为100%的理想粒子，具有理想的粒度分布，粒子按理想的方式排列、填充；二是真球度数据，材{HotTag}料(填料)中“真球体粒子”的量(体积分率或个数或重量百分比等)与粒子总量的比值(V%、%、wt%、n%)。
 另外是设计要点掌握最大粒子CAT、平均粒径，一般平均粒度10～15um的球形硅微粉，需要平均粒径0.5～1.0um的微细粒子约20～25wt%。在实际应用实验中，他们先择主剂为JEC-834(结晶型环氧树脂，150℃时ICI粘度0.1P)，固化剂为JHPN-601(线形酚醛树脂，150℃时ICI粘度0.65P)，填料A为平均粒径11um单一球形硅微粉、填料B为平均粒径11um单一角型硅微粉、填料C为平均粒径11um 调制球形硅微粉、填料C平均粒径10.8511um的球形硅微粉。用以上主剂、固化剂、填料再辅之各种添加剂，做成塑封料并，比较了流动性(SPIRALFLOW、atl75℃、流动长度)。粘度与比表面积之间的关系实验中，他们以改性低粘度环氧树脂为主剂，Me-HHPA为固化剂，球形硅微粉为填料，填充率50wt%、测定温度25℃。并进而研究填料(Si02)的表面处理技术，他们得出的要点有3个方面。
 具体包括：一是处理方法包括添加法，直接向组分中添加；二是干式法，把偶联剂均匀地分散在填料(表面)里备用；三是水解法，其中中性水解法用水或再加上适量的与水互溶的低沸点溶剂水解，酸性(碱性)水解法用水+酸(一般是醋酸)(或碱，一般是氨水)+溶剂水解，一般含环氧基的用醋酸(PH：5～6)、含胺基的用氨水水解(PH=8～9)。关于偶联剂的效果和作用、机理，科研人员首先研究认为要降低组分的粘度，原因一是稀析效应，本身是低粘度(过度使用会影响Tg、强度和其它性能)液体；二是造膜效应，在填料的表面覆盖一层极薄偶联剂或其水解物的分子膜，降低异种材料之间的摩擦系数。江环化学科研人员的研究结果认为其次要提高脱气效果，这样一能粘度降低效果；二能降低气泡的表面张力，特别是极性基有穿透固体表面的空气膜、乳液气泡的能力，使脱气完全、彻底，这一性质非常重要。
 最后是要降低填料的沉降性，理由一在于结合力，偶联剂的Si-0CH3或Si-0H与填料组成一体，偶联剂中的环氧基(或其它反应基)和有机基，与环氧树脂组分中的有机成分之间的分子间作用力和化学键、半化学键(氢键)作用力，有效地阻碍填料粒子的沉降运动；二在表征密度，因“0=Si=0”、“H-0-R-X”结合使其表征密度下降，有效地防止填料粒子地沉降。为此偶联剂的选择必须注意以下几个重要方面：是否与填料和树脂组分同时具有亲和性；最好选择可与树脂组分有反应性的品种；用量，根据偶联剂的“最小覆盖面积(m2/g)”和填料的比表面积计算。专家强调，根据研究成果选择和调配填料的几个常识问题应予注意，如：与树脂系统的相容性，与偶联剂的相容性，粒度分布、平均粒径和比表面积，最大粒径粒子的SIZE和含量，粒子有无被破坏(龟裂)，粒子表面的平滑度，重心在粒子的中心部(板状、针装成分尽可能少)，真球度。

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