环氧树脂做为结构胶黏剂等应用,存在脆性较大、耐温不足等问题。如为了提高环氧韧性,常加入液体橡胶、丙烯酸壳核粒子、聚氨酯等增韧剂提高其韧性,但对环氧树脂耐热性能会产生不利影响。采用无机纳米粒子对环氧树脂改性,有希望兼顾环氧树脂的韧性与耐热性。目前,无机有机杂化环氧树脂研究是环氧树脂改性研究的热点。本研究采用溶胶-凝胶法合成SiO2杂化环氧树脂,并对杂化环氧树脂的结构、固化反应、粘接性能、耐热性能、固化物断裂面的微观形貌等进行了研究。首先以柔性聚醚胺D230为固化剂,考察了不同SiO2含量对于杂化环氧树脂性能的影响。结果表明,随着SiO2含量的增加,环氧树脂的胶接性能和耐热性能呈现出先增加后降低的趋势,当SiO2含量为1%时,粘接强度、耐热性能最佳。室温、80℃和120℃的剪切强度分别为40.02 MPa、30.21 MPa和9.64 MPa。相较E-51/D230分别提升了27%、48%和56%,剥离强度提高15%,Tg提高4.14℃,5%热失重温度提高10℃,400℃的失重率减少6%。选用耐热间苯二甲胺为固化剂,与未杂化的E-51/MXDA相比,1%SiO2杂化E-51/MXDA固化物的玻璃化温度提高5℃,室温、80℃、120℃剪切强度分别提高21%、20%、39%,失重5%时的温度提高了5℃,400℃失重率减少了5%。与聚醚胺D230固化剂体系比较,间苯二甲胺固化剂体系高温剪切强度和TG性能提高程度较低。选用室温固化剂300#聚酰胺和TETA,室温固化SiO2杂化E-51/300#的室温、80℃和120℃剪切强度均较未杂化环氧分别提高31%,66%,39%。室温固化SiO2杂化E-51/TETA固化体系的室温、120℃剪切强度分别提高48%,67%,80℃剪切强度变化较小。SiO2杂化E-51/300#固化物失重5%时的温度较未杂化的E-51/300#略有提高,提高0.6℃,400℃失重率减少了4%。SiO2杂化E-51/TETA固化物失重5%时的温度较未杂化的E-51/TETA提高,提高0.4℃,400℃失重率减少了2%。与上述聚醚胺和间苯二甲胺两种加热固化剂体系比较,两种室温固化剂体系5%TG性能提高程度较低。采用IR分析探讨了上述4种胺类固化剂固化SiO2杂化环氧树脂固化反应,证明固化过程中发生了环氧有机交联反应、SiO2无机交联反应、环氧-SiO2有机无机接枝交联反应。借助SEM观察上述4种胺类固化剂固化的SiO2杂化环氧树脂的微观形貌,均没有发现SiO2凝聚或析出现象,证明二氧化硅无机网络在环氧有机网络中分散比较均匀。采用DSC测试了上述4种胺类固化剂固化SiO2杂化环氧树脂固化反应活性,与纯环氧树脂体系相比,SiO2杂化环氧的初始固化温度和峰值温度都有不同程度的降低,说明SiO2无机网络的引入,提高了环氧树脂的固化反应活性。