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增韧石英粉（硅微粉）是为环氧树脂绝缘封装材料而开发的一种具有填充和增韧双重功能的电工级专用填料。环氧树脂绝缘封装材料,主要由环氧树脂、石英粉和固化剂等组成,用于变压器、互感器、绝缘子、高压开关等电器产品的绝缘封装。然而,环氧树脂绝缘封装材料,在固化过程中会产生内应力,即固化交联时体积收缩产生的收缩应力和不同热膨胀系数材料之间产生的热应力。当这些内应力超过材料的内聚强度或粘结强度时,就会产生裂纹,使材料的性能变差,如抗冲击性、耐热冲击性和断裂韧性恶化,从而导致固化物在脱模时产生开裂或受冷热冲击作用而产生自裂,严重影响产品质量和使用寿命。因此,消除环氧树脂固化物内应力,提高产品韧性和抗冲击性能,已成为该领域的研究热点。

研究表明,环氧树脂固化物中内应力的存在形式,主要有两种:一种是存在于树脂基体中;一种是残积在树脂与填料的接触界面上。目前,国内外一些高分子材料专家都在致力于增韧环氧树脂的研究,并取得了显著的研究成果。采用的增韧途径主要有:在环氧树脂基体中引入弹性、热塑性或刚性颗粒等第二分散相来增韧;在环氧树脂交联网络中加入“柔性链段”,以提高网链分子的活动能力来增加韧性;用热塑性塑料连续地贯穿于热固性树脂网络中,形成互穿、半互穿网络结构来增韧。

上述增韧机理对消除环氧树脂基体中的应力,提高环氧树脂基体韧性,具有显著的效果。但是,在环氧树脂混合体系中,环氧树脂为塑性体,填料为刚性体。当应力从塑性基体向刚性填料表面传递时,将受到阻隔而被积存在接触界面上。当应力积存量超过复合材料强度极限时,材料开始产生微裂纹。这应该是导致环氧复合材料开裂的主要原因之一。上述增韧不能消除环氧树脂与填料界面上残存的应力。

本研究提出增韧环氧树脂的新思路为:通过对填料表面的增韧来增韧环氧树脂,即在填料表面包覆一层具有柔性链段的高分子聚合物(增韧剂),使其柔性化。填充环氧树脂后,在树脂与填料界面之间便会形成一个应力缓冲层。在环氧树脂混合物中,由于填料的含量大于60%,填料颗粒分布紧密排列,而环氧树脂仅起胶结基质的作用。因此,包覆在填料表面的柔性层在复合材料中连成一个密集的柔性网络结构。当应力从环氧基体中传递到填料表面时,在柔性层得到缓冲,并通过柔性网络结构的传递和释放,从而达到消除应力、增韧环氧树脂的目的。