纖維增強(qiáng)輕質(zhì)耐壓復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、浮力材料是深海潛行器、水下機(jī)器人等海洋探測(cè)裝備的重要部分，隨著海洋探測(cè)領(lǐng)域的發(fā)展，浮力材料各方面性能也得到了很大的提升。固體浮力材料是一種由空心玻璃微珠填充樹(shù)脂得到的復(fù)合泡沫材料，是當(dāng)前浮力材料研究的重點(diǎn)方向。本文通過(guò)優(yōu)化樹(shù)脂配方，篩選高性能空心玻璃微珠 K46作為填充性相，選用短切碳纖維作為增強(qiáng)相，制備得到密度在0.60g/cm3-0.70g/cm3之間，抗壓強(qiáng)度范圍為65.11MPa-68.87MPa，吸水率為0.63％-0.81%

2、，吸水后強(qiáng)度保有率為97.1%-98.3%的輕質(zhì)耐壓復(fù)合材料。
　　針對(duì)樹(shù)脂體系，本文利用DSC曲線分析得到環(huán)氧樹(shù)脂最佳固化制度為50℃/2h+100℃/2h+140℃/2h。通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂力學(xué)性能、粘度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的研究確定環(huán)氧樹(shù)脂稀釋劑的最佳質(zhì)量含量為5%，此時(shí)環(huán)氧樹(shù)脂的綜合性能最佳，拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度、壓縮強(qiáng)度以及玻璃化轉(zhuǎn)變溫度分別為46.10MPa、125.51MPa、99.65MPa、104℃。
　　對(duì)微珠表面處

3、理、微珠種類以及微珠體積填充量對(duì)復(fù)合材料綜合性能的影響研究發(fā)現(xiàn)：微珠表面處理能夠明顯提高微珠在樹(shù)脂中的浸潤(rùn)性，從而增加其復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度。密度相同的微珠/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，K46復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度最大。隨著微珠體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度減小。K25微珠體積含量超過(guò)70%、K46微珠體積含量超過(guò)75%時(shí)，復(fù)合材料實(shí)際密度與理論密度值相差較大。K1微珠自身強(qiáng)度太小，材料預(yù)混階段受壓容易破裂，其復(fù)合材料的實(shí)際密度要高于理論密度。復(fù)合材

4、料抗壓強(qiáng)度受微珠體積分?jǐn)?shù)的影響較大，當(dāng)微珠體積填充量由60%增加到80%時(shí)，K1、K25、K46復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度分別由24.64MPa、52.40MPa、64.32MPa降低到14.68MPa、30.80MPa、45.93MPa。
　　采用短切碳纖維增強(qiáng)K46/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料，在微珠填充量為70%、75%、80%時(shí)，探究碳纖維含量對(duì)復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度、密度、吸水率的影響。研究表明，隨著碳纖維含量的增加，復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度上升，飽和吸

5、水率下降，當(dāng)碳纖維含量為4%時(shí)，復(fù)合材料抗壓強(qiáng)度最大，分別為68.87MPa、65.11MPa、57.24MPa。微珠含量為70%的復(fù)合材料在碳纖維含量為2%時(shí)飽和吸水率達(dá)到最小值，為0.63%，微珠含量分別為75%、80%的復(fù)合材料在碳纖維含量為4%時(shí)飽和吸水到最小值，分別為0.81%、1.15%。另外，碳纖維含量也影響了復(fù)合材料吸水后的抗壓強(qiáng)度保留率，當(dāng)碳纖維含量為4%時(shí)，微珠體積含量為70%、75%、80%的復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度保有