空心微球-環(huán)氧樹脂復合材料及其密度梯度材料的制備及表征.pdf

1、空心微球—聚合物基復合泡沫塑料是一種新型的聚合物基復合材料，其物理性能可以通過改變填入的空心微球的含量和種類而改變。常用的澆注法能制備出低密度，高強度的復合泡沫塑料，但是由于制備過程中容易混入氣泡，并且混入的氣泡不容易消除，常常影響了制備具有一定密度要求的復合泡沫塑料的精確性。采用壓延工藝來制備復合泡沫塑料，可以有效的減小去空氣泡，且制備的復合泡沫塑料的結構更接近二相結構。本文選擇用環(huán)氧樹脂（EP）作為基體材料，有機—無機復合微球（MB

2、）為填料，采用壓延工藝，制備了MB—EP復合泡沫塑料和密度梯度復合泡沫塑料。對MB—EP復合材料的微觀結構及相關性能進行了表征。 ⑴使用壓延工藝，制備了空心微球體積含量為16％～58％的MB—EP復合泡沫塑料。實驗發(fā)現隨著空心微球體積的增大，材料的密度下降。復合泡沫塑料的密度由0.833g/cm3減小至0.500g/cm3。實際密度與理論密度的偏差在4％以內。 ⑵壓延工藝制備的復合泡沫塑料的厚度為在中間區(qū)域略大于兩側區(qū)域

3、。因此，沿著輥壓方向的中心線截取，可以為得到厚度相對均勻的復合泡沫塑料圓片。圓片的厚度在0.2mm。 ⑶空心微球的加入一方面阻礙了環(huán)氧樹脂的固化狀態(tài)，另一方面起到了彈性體的作用，使EP—MB界面處的環(huán)氧樹脂固化物分子鏈的運動有了更大的自由空間，因此，隨著MB含量從8.5％增大到41.5％，復合泡沫塑料的玻璃化轉變溫度從135.57℃減小到84.82℃。 ⑷當空心微球的含量從29.96％變化為58.06％時，縱波波速從2.

4、35km/s減小到1.65km/s。彈性模量由3.49GPa減小到1.37GPa，剪切模量模量由0.58Gpa減小到0.23GPa，體積模量由2.71GPa減小到1.07GPa。通過對復合泡沫塑料微觀結構SEM的觀測發(fā)現空心微球在樹脂基體中分散均勻空心微球與環(huán)氧樹脂間界面結合良好。 ⑸通過壓延工藝和疊層粘接技術，制備了空心微球/環(huán)氧樹脂的密度梯度為0.500g/cm3～0.996g/cm3（縱波阻抗0.83～2.34×103g/