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环氧树脂增韧及其冲蚀磨损研究

苏高申  
【摘要】:环氧树脂作为高聚物/陶瓷颗粒抗冲蚀磨损涂层的基体材料应用日益广泛:环氧树脂性脆,其增韧研究具有一定的理论价值和实际意义;环氧树脂基体的抗冲蚀磨损性能研究少有文献报道,此方面的研究对实际生产具有指导意义和一定的理论价值。本文的研究内容主要由两部分组成,其一是对有机粘土和聚氨酯预聚体两种增韧方法对环氧树脂的增韧效果及其增韧机理的研究,主要研究了有机粘土/环氧树脂复合材料制备工艺:其二是对聚氨酯改性环氧树脂材料和有机粘土/环氧树脂材料的冲蚀磨损性能的研究。通过对有机粘土增韧环氧树脂的系统研究发现,随有机粘土加入量增加,环氧树脂的冲击强度增加,加入量为11wt%时其冲击强度相对基体提高53.05%;有机粘土的加入对环氧树脂的硬度基本没有影响。通过对聚氨酯改性环氧树脂的研究发现,随聚氨酯预聚体加入量增加,环氧树脂的冲击强度在聚氨酯加入量为2份和4份时最高,都比基体提高了53.52%;环氧树脂的硬度直线下降,加入量为4份时,硬度比环氧树脂基体降低了17.5%。通过对聚氨酯改性环氧树脂的冲蚀磨损的系统研究发现,各个组分的聚氨酯改性环氧树脂的冲蚀磨损率随角度的变化规律相同,最高点出现在45°左右,最低点出现在接近90°处,材料表现出从脆性材料向塑性材料过渡的冲蚀磨损特征。聚氨酯改性和粘土改性环氧树脂材料的冲蚀磨损机理都符合一般规律,在低冲蚀角下以犁削为主,在中高冲蚀角下犁削和疲劳剥落并存。在冲蚀角相同时,聚氨酯改性环氧树脂材料随其韧性的提高,冲蚀磨损机理从以犁削为主向以疲劳剥落为主过渡。对粘土/环氧树脂复合材料冲蚀磨损的研究发现,不同组分的粘土/环氧树脂复合材料冲蚀磨损率随角度的变化规律相同,变化曲线呈W形。不论聚氨酯或粘土增韧的环氧树脂材料,其耐冲蚀磨损性能都比纯环氧树脂基体高;环氧树脂韧性提高的幅度与其抗冲蚀磨损性能提高的比例不成正比,韧性增加到一定值之后,其抗冲蚀磨损性能的增加就变得缓慢。


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