偶联改性苎麻环氧树脂复合材料性能研究

用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂制得端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂反应物(etpb)。在etpb中加入纳米al2o3,并选择适宜的固化剂固化,制得etpb/al2o3复合材料。测试了etpb和etpb/al2o3复合材料于石英砂-水介质中的冲蚀磨损性能,并用扫描电子显微镜(sem)对材料磨损表面进行了观察。结果表明,etpb和etpb/al2o3复合材料在不同线速度下,随着线速度的增加冲蚀磨损率也随着增加。

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料老化性能研究 ① 孙博李岩 （同济大学航空航天与力学学院，上海200092） 摘要本研究采用先进的热压罐成型工艺制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料，依据航空 用复合材料所处环境及加速老化的标准，模拟了湿热老化环境、盐水环境、碱溶液环境这三种 加速老化环境，分析了不同环境对复合材料吸水性能的影响，研究三种环境下材料物理性能和 力学性能的变化规律，分析了材料剪切强度、弯曲强度、弯曲模量随老化时间的变化关系，对不 同环境不同老化时间材料的玻璃化转变温度进行测试，进而尝试对玻璃纤维增强复合材料的 降解机理进行分析。 关键词玻璃纤维复合材料；吸水；耐久性；玻璃化转变温度 人类使用材料有着悠久的历史，在使用过程中材料的行为及规律是当今材料科学研究中的一个重 要的组成部分。复合材料凭借其高模量、高强度、低密度的性能特点使得它

一种160℃固化的改性环氧树脂体系5231,该树脂体系粘性适中,具有良好的阻燃性和较高的抗滚筒剥　离强度,其预浸料可与nomex芳纶纸蜂窝直接共固化。另外,其玻璃布复合材料力学性能满足了技术指标要求,耐热性和耐湿热性良好,并已在飞机的结构件上得到应用。

通过dsc分析,粘度、介电性能、力学性能及耐油性测试对酚醛型环氧树脂改性氰酸酯树脂复合材料的性能进行了研究。结果表明,改性氰酸酯树体系在70～160℃具有较低的粘度,理想工艺是在125～130℃下30～45min后开始加压;改性氰酸酯树脂表观活化能和反应级数分别为60.81kj/mol和0.8846。改性氰酸酯复合材料具有良好的力学性能、介电性能和耐油性能。

改性硅藻土与环氧树脂复合,加入固化剂,制得环氧树脂/硅藻土复合材料。测试了环氧树脂/硅藻土复合材料的固化性能及粘接性能。结果表明,硅藻土添加量为环氧树脂质量的6%时,固化过程的热焓最大,9%时复合材料的耐热性最好,1%时复合材料的拉伸剪切强度提高最多,但添加硅藻土对固化温度的影响不大。

环氧树脂复合材料的应用 环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制 成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。它的贮存寿命长，固化时不 释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能 和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。 (一)环氧树脂复合材料在航空工业中应用 40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特 别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影 响。玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的 雷达罩材料。这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的 研究。 60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德m．b．b．

采用傅里叶变换红外光谱(ftir)研究了双酚a型氰酸酯(badcy)/双酚a型环氧树脂(e-51)体系的共固化机理,通过热重分析(tga)和扫描电子显微镜(sem)分析了复合材料的耐热性能、断面形态,并测试了材料的冲击强度和介电性能。结果表明e-51的加入对badcy/e-51体系固化反应有促进作用,并能显著改善材料的韧性和冲击性能。当e-51含量为30%(质量分数)时,材料的冲击强度可达14.38kj/m2,且复合材料仍能保持良好的热稳定性和介电性能。

综述了纳米二氧化硅和有机硅等硅质材料改性环氧树脂复合材料的性能特征,论述了硅质材料的类型、用量和改性方法对复合材料力学性能、电性能、耐蚀性、热稳定性和阻燃性等的影响。讨论了表面化学修饰纳米二氧化硅和有机硅与环氧树脂的共聚方法以及材料微观结构对复合材料性能的影响和机理。硅质材料的分散性和含量是影响复合材料性能和微观结构的主要因素,对纳米二氧化硅进行表面化学修饰或改进共聚、共混是改善硅分散性以及复合材料微观结构和性能的有效途径。

综述了近年来无机纳米粒子改性环氧树脂复合材料的研究现状,概括了纳米粒子改性环氧树脂的方法,详细介绍了氧化硅、氧化铝、蒙脱土、氧化钛、碳酸钙等纳米粉体以及碳纳米管等改性环氧树脂复合材料取得的研究进展,展望了此类复合材料的发展趋势及应用前景。

介绍了碳纤维/环氧树脂复合材料中碳纤维的增强机理。综述了纳米材料、聚合物对碳纤维/环氧树脂复合材料的改性进展,并总结了相应的改性机理。探索新型柔和的碳纤维表面处理技术以及对碳纤维表面接枝将是碳纤维/环氧树脂复合材料改性的发展方向。

研究纳米氮化硅粒子(si3n4)填充环氧树脂复合材料的滑动干摩擦磨损特性,着重探讨纳米粒子表面接枝共聚改性、粒子含量对复合材料摩擦磨损性能的影响。通过对复合材料磨损表面的粗糙度及形貌分析探讨复合材料的磨损机理。结果表明,纳米氮化硅粒子能在很低的含量下(0.18%(体积分数,下同))显著提高环氧树脂的耐磨性、并降低其摩擦系数,而经过接枝共聚改性的纳米si3n4粒子填充的复合材料的上述性能改善更为明显,耐磨性比si3n4/ep提高3倍,摩擦系数降低20%。这说明,在si3n4纳米粒子表面进行接枝共聚后,有利于加强粒子与基体的界面结合,从而改善复合材料的摩擦学性能。

制备了基于cycom6070酚醛树脂的单向苎麻纤维增强复合材料,并研究了树脂、纤维及复合材料的热性能和力学性能。研究表明:将cycom6070酚醛树脂在100℃固化1h,树脂的最低熔体黏度由0.1pa.s变为3.6pa.s,适合预浸料的制备;由热失重曲线(tga)可知:当温度升到200℃时,苎麻纤维失重约为8%;当温度升至200℃以上时,失重非常明显。经过偶联处理的苎麻纤维增强复合材料mu-62%的力学性能,均优于没有经过表面处理的纤维增强复合材料gu-62%的力学性能。电镜照片显示,纤维表面经过偶联处理后,很好地提高了复合材料中树脂和纤维界面的相容性。

采用传统固相法制备出高介电常数的微波介质材料ba6-3xnd8+2xti18o54(bnt),并按一定体积比将其与环氧树脂均匀混合,研究了bnt-环氧树脂复合材料的物相、显微形貌和介电性能。结果表明:所得陶瓷粉体颗粒为所需的钨青铜结构;环氧树脂基体内致密无气泡。当体积分数φ(bnt)从0增加到35%,其介电常数在100mhz下从3.3增加到9.0;该介电常数实验值与lichtenecker模型和emt模型的理论值非常接近,但与maxwell-garnet模型在φ(bnt)大于10%时的部分偏离较大。

用端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶与环氧树脂制得反应物(etpb)。在etpb中分别加入质量分数为5%和10%的纳米al2o3,并选择适宜的固化剂固化,制得etpb/al2o3复合材料。测试了水介质中环氧树脂、etpb、etpb/al2o3复合材料的冲蚀磨损性能。用扫描电子显微镜(sem)对几种材料磨损表面进行了观察。结果表明,端异氰酸酯基聚丁二烯液体橡胶改性环氧树脂可显著提高抗磨损性能,与通过填充纳米al2o3无机粒子etpb复合材料相比,其抗冲蚀性能更好。

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

以水性环氧树脂为基体制备了玻璃布/环氧树脂复合材料,用tg、tg-ftir研究了复合材料和基体的热性能。结果表明,复合材料基体热降解分为两个阶段,复合材料的最大热失重速率峰值温度比树脂基体的最大热失重速率峰值温度低;热红联用分析表明,基体的降解主要发生在热失重第一阶段。动力学研究表明,树脂基体的表观活化能随分解程度增加逐渐增加。

实验研究了填充炭黑的环氧树脂基导电复合材料的导电机理,不同炭黑掺量复合材料在一次加载及反复加载卸载下的力电效应。结果表明,炭黑掺量为20%试件的力电效应明显且稳定;各掺量试件卸载后均存在较大残余电阻,经多次加载卸载后,电阻变化率逐渐减小并趋于稳定值;卸载后电阻恢复率不断增加,最终可完全恢复。

采用偏苯三酸酐(tma)对环氧树脂进行预固化处理,将预固化的环氧树脂与不同比例的尼龙6(pa6)共混挤出得到复合材料。通过力学性能测试和热重(tg)分析研究了pa6对复合材料力学性能与形态结构的影响。结果表明:当m(ep)/m(tma)=100∶12时复合材料体系的拉伸性能和冲击强度均优于相同条件下m(ep)/m(tma)=100∶24的体系;尼龙6的加入可以提高复合材料的力学性能和热性能。

美国的研究人员开发了一种能自修复的复合材料，这为更长使用寿命的元件开辟了广阔的前景。

采用真空灌注工艺(vari)制备了高性能环氧树脂/碳纤维复合材料,并进一步研究了该树脂基复合材料的基本力学性能,湿热环境性能及冲击损伤性能。结果表明:该复合材料制造成本低,力学性能良好、耐湿热环境性能优异,达到韧性级复合材料的水平。

将废旧印制线路板回收非金属粉与环氧树脂混合制备得到了不同非金属粉含量的环氧树脂复合材料。研究表明:随着非金属粉的加入,环氧树脂复合材料的弯曲强度得到了显著提高,降低了复合材料的热膨胀系数,同时环氧复合材料的绝缘性没有恶化。采用非金属回收粉填充环氧树脂复合材料是一种可行的废旧线路板回收利用方式。

近日，美国的研究人员开发了一种能自修复的复合材料，这为制造更长使用寿命的元件开辟了广阔的前景。