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《哈尔滨工程大学》 2017年
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改性环氧树脂低温性能研究

林宇雷  
【摘要】:复合材料在国民经济发展中占有极其重要的地位,其中树脂基复合材料已广泛应用于航空航天、海洋等领域。但是当树脂基复合材料在低温下进行运用时,就会暴露出脆性过高、易于开裂等问题,这大大限制了树脂基复合材料在低温领域的应用。而在南北极等低温地区,储存着大量的资源,所以研究一种在极地等低温地区使用的耐低温树脂基复合材料具有很大的意义。本文以在极地使用的耐低温树脂基复合材料为背景,利用增韧改性剂聚丙二醇二缩水甘油醚与E51环氧树脂共混,制备出改性环氧树脂,研究了增韧改性剂填量对材料性能的影响。再利用负热膨胀ZrW208粉体作为增强剂,研究了ZrW208粉体的合成工艺,以及ZrW208粉体填量对复合材料性能的影响,最后利用扫描电镜对材料断口进行了观察和分析。研究中利用增韧改性剂与E51共混得到改性树脂,结果表明当增韧改性剂填量为20wt%时,改性树脂的性能最优。在常温下改性树脂浇注体的拉伸断裂应变达到了 7.5%,与改性前相比提高了 82.9%,改性树脂浇注体的常温拉伸强度为93.3MPa,与改性前相比提高了 25.2%,压缩强度为129.8MPa,弯曲强度为116.60MPa。在低温下改性树脂浇注体的拉伸断裂应变为5.4%,与改性前相比提高了 50%,改性树脂浇注体低温拉伸强度为130.4MPa,低温压缩强度为174.6MPa,低温弯曲强度为154.9MPa。改性树脂在60℃下的黏度为533.3 mPa-s。研究中以硝酸氧锆和钨酸铵为原料,利用水热合成法制备了杆状负热膨胀ZrW208粉体。通过TG-DTA分析、XRD测试以及扫面电镜观察,确定了物料配比Zr4+和W6+的摩尔比为1.2:2,使用的盐酸浓度为6mol/L,ZrW208粉体前驱体的热处理温度为570℃。利用上述工艺得到的ZrW208粉体为纯度很高的α-ZrW208粉体,晶粒尺寸约为600nm×450nm×5μm,并且粉体表面光滑,尺寸较均匀,晶粒形状较完整,适合作为树脂增强体。利用ZrW208粉体掺杂改性树脂制备得到复合材料,结果表明当ZrW208粉体填量为5wt%时,复合材料的性能最优,在常温下的断裂应变为7.1%,拉伸强度为110.3MPa,常温压缩强度为161.1MPa,弯曲强度为138.2MPa。在低温下复合材料的拉伸断裂应变为5.6%,低温拉伸强度为146.2MPa,低温压缩强度为199.7MPa,低温弯曲强度为171.2MPa。当ZrW208粉体填量为5wt%时,复合材料的体积密度为1.33g/cm3。
【学位授予单位】:哈尔滨工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TQ323.5;TB332

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