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空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料的制备及性能研究

孙传明  
【摘要】: 空心玻璃微珠是一种新型的填充材料,它具有抗压强度高、密度小、熔点高等特点。用空心玻璃微珠填充环氧树脂,制备了低密度、高强度和低吸水率的复合材料,所制备材料的密度为0.71g/cm3,压缩强度为64.5MPa,常温下吸水率小于2.1%。 利用硅烷偶联剂KH-550对空心玻璃微珠进行表面改性,并对所得到的活性玻璃微珠进行测试表征。实验发现,改性后的玻璃微珠表面由亲水变为亲油,从而更好的填充到环氧树脂中。 用低分子量聚酰胺为固化剂和聚酰胺-乙二胺混合固化剂,研究了与环氧树脂固化的最佳添加比例,并对固化剂环氧树脂材料的最终力学性能等进行了比较。实验发现,低分子量聚酰胺固化环氧树脂最佳添加比例为1:0.9(环氧树脂和固化剂的质量比),固化温度为60℃,该比例下材料的耐压强度可以达到80.5MPa,密度是1.07g/cm3,吸水率小于0.25%。聚酰胺-乙二胺混合固化时,体系的固化时间缩短,材料的性能同聚酰胺固化相比有所降低。 将用硅烷偶联剂处理的活性玻璃微珠填充到环氧树脂中,制备不同含量玻璃微珠的复合材料,然后对材料的密度、压缩强度、硬度以及吸水率进行研究。实验发现,复合材料的密度随着玻璃微珠的含量增加而减少,含质量分数20%的玻璃微珠的材料的密度可以达到0.71g/cm3。随着玻璃微珠的含量的增加,复合材料的压缩强度及硬度也减小,到玻璃微珠的质量分数为20%后,压缩强度及硬度急速下降。硅烷偶联剂改性后的玻璃微珠添加到环氧树脂中后,压缩强度有一定的改善。复合材料的吸水率随着玻璃微珠含量的增加跟着增大,硅烷偶联剂改性后,复合材料的吸水率大大降低。


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