1.目的及意义

通过溶胶凝胶法制备了含有不同粒径纳米TiO₂颗粒的纳米TiO₂溶胶，探究纳米TiO₂添加量和粒径对环氧树脂固化进程（固化时间及温度）以及固化物热力学性能的影响

纳米TiO₂因性能优异而广泛使用，但粉体TiO₂在实际使用过程中易发生团聚，而溶胶颗粒在液态介质中则具有很高的分散性与分散稳定性。纳米级的TiO₂由于表面严重的配位不足,具有极强的活性,很容易和环氧分子的氧发生键合作用。同时一部分纳米粒子分布在高分子链的空隙中,与粗颗粒相比,这些纳米粒子表面有很高的流动性,从而使添加纳米颗粒的环氧树脂的强度、韧性、延展性均较大幅度提高。

环氧树脂具有优良的粘结、耐腐蚀、绝缘、高强度等性能,广泛应用于粘合剂、涂料、电气绝缘材料和复合材料的制备,是工业领域不可或缺的基体材料。但环氧树脂还存在固化温度较高、固化反应时间较长等问题，为此不少科研工作者尝试在环氧树脂体系中加入各种促进剂。如何对环氧树脂进行改性、使其在室温下快速固化一直是环氧树脂的研究重点和热点。

利用无机纳米复合技术制备树脂基纳米复合材料,无机纳米颗粒具有纳米颗粒独特的表面结构，表面具有大量的活性基团，可与环氧树脂中的环氧基团反应，继而促进固化。此外还可以赋予树脂基体许多新异的性能,是改性环氧树脂的一种行之有效的新方法。

本次试验当中涉及到的社会、健康、安全、环境及成本问题。在聚合物的制备及合成实验中，会存在一些对人体和环境产生威胁的因素，包括实验原料、中间产物及操作方法等，因此就毕业设计当中所涉及到的有关问题，进行说明

安全是实验的第一注意事项，高温高压及易燃易爆物是实验过程当中主要的安全隐患，而环氧树脂的固化常需要较高的温度，因此本次实验我们采用添加纳米TiO₂及使用低温固化剂，降低环氧树脂固化过程当中的温度。此外，实验当中使用的无水乙醇溶剂使用减压蒸馏的方法去除回收，避免在固化过程当中挥发大量的可燃性气体，产生安全隐患

另外本着“绿色化学”的宗旨，在实验过程当中应尽量避免使用及产生对环境有害的物质。通过查阅文献可知，早期人们多用有机物为环氧树脂固化促进剂，如胺类、取代脲促进剂等，其在生产、使用及后续的回收利用过程中产生分解，都会对环境产生不利影响。而我们使用的纳米TiO₂，则完全无毒无害，Ti及TiO₂在人造器官及食品添加剂领域皆有广泛的应用，其安全性已经得到了广泛的验证。此外，在纳米TiO₂的制备过程中，我们使用乙酸作为催化剂（相较于硝酸、盐酸）、无水乙醇作为溶剂（相较于丙酮），都是已经被证明对环境无害的物质

向环氧树脂中添加纳米TiO₂后，制得的成品（添加质量分数为3％）弯曲强度与拉伸强度较未添加纳米TiO₂分别加强72％与65％，当环氧树脂应用于诸如电子电器、工程塑料或者土建材料等方面时，其安全性可以得到保证，另外在相同的工作条件下，亦可避免资源的浪费，进而控制制造或者建设成本。

通过查阅一些国内外学者的文献，也了解到相关领域的一些研究现状