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环氧树脂/空心玻璃微珠复合材料的制备与协同增韧

夏璐  
【摘要】:空心玻璃微珠因其低密度及特殊的空心结构可赋予聚合物复合材料特殊性能。采用常规手段制备环氧树脂/空心玻璃微珠复合材料的过程中,由于体系的低粘度及复合材料组分的密度差异,空心玻璃微珠漂浮在基体表面,以致复合材料出现明显的分层现象。添加空心玻璃微珠对环氧树脂的韧性提高也有限。本论文一方面通过添加触变剂,并采用变温分段固化工艺解决环氧树脂/空心玻璃微珠复合体系的分层问题;另一方面利用端羧基液态丁腈橡胶与空心玻璃微珠复合填充实现对环氧树脂的协同增韧。 研究了HGB的密度及填充量对EP/HGB复合材料的微观结构、玻璃化温度及力学性能的影响。结果表明,高密度的HGB比低密度HGB在环氧树脂基体中分散更均匀;EP/HGB复合材料的玻璃化温度随着HGB填充量增加而提高;HGB的填充量显著影响环氧树脂复合材料的力学性能,随着S15体积填充量增大,复合材料的弹性模量降低;但复合材料的冲击强度和弯曲强度呈现先增加后下降的趋势,当S15体积填充量达到13.4%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度达到最大值;但S60对环氧树脂复合材料的弹性模量影响相对较小;当S60的体积填充量达2%时,复合材料表现出最佳的冲击强度、弯曲强度和断裂韧性。 同时研究了增韧剂存在下,HGB对复合材料结构与性能的影响及HGB与端羧基液态丁腈橡胶对复合材料的协同增韧作用。结果表明,CTBN使复合材料的冲击断面变粗糙,CTBN使复合材料由脆性断裂变为韧性断裂;尽管CTBN降低了复合材料的模量,但HGB使复合材料的模量增加;随着HGB含量增加,复合材料的冲击强度呈现先增大后降低的趋势,当S60的体积填充量达到1.7%时,复合材料的冲击强度达到极大值;EP/HGB/CTBN复合材料的冲击强度高于相同条件的EP/HGB和EP/CTBN复合材料,即HGB与CTBN实现了对环氧树脂的协同增韧作用。


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