復(fù)合材料用高韌性環(huán)氧樹(shù)脂基體的研究.pdf

1、環(huán)氧樹(shù)脂(EP)由于在粘結(jié)性、絕緣性、耐腐蝕性和工藝性等方面的突出優(yōu)點(diǎn)，作為先進(jìn)樹(shù)脂基體在航空航天等高科技領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于固化后樹(shù)脂的韌性不足，限制了其作為高性能復(fù)合材料基體材料的使用。有關(guān)熱固性樹(shù)脂的增韌改性工作一直是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。
　　 目前國(guó)內(nèi)外對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的增韌主要采取的是橡膠增韌、熱塑性樹(shù)脂增韌、熱致液晶增韌等方法。這些增韌方法在不同程度上存在著缺陷。本文評(píng)述了當(dāng)前環(huán)氧樹(shù)脂的改性方法，提出了用樹(shù)脂E-2

2、0、納米SiO2和雙馬來(lái)酰亞胺(BMI)增韌環(huán)氧樹(shù)脂的思路，在提高環(huán)氧樹(shù)脂韌性的基礎(chǔ)上，兼顧樹(shù)脂基體的收縮率、模量、耐熱性以及加工工藝性，具體工作如下：
　　 用E-20與環(huán)氧樹(shù)脂E-51共混改性，降低了樹(shù)脂體系的官能團(tuán)濃度和環(huán)氧值，減小了樹(shù)脂的交聯(lián)密度，制備了具有低收縮和高韌性的樹(shù)脂基體。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)E-20含量對(duì)樹(shù)脂材料的性能有很大影響，當(dāng)E-20添加量為50wt％時(shí)，固化物收縮率由改性前1.28％降至0.29％，沖擊韌性比改性

3、前提高了229％。
　　 用納米SiO2增韌改性雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂，采用表面處理與高速分散相結(jié)合的方法，使納米粒子均勻分散于樹(shù)脂基體中，制備了SiO2/EP的復(fù)合材料?？疾炝薙iO2含量對(duì)改性體系力學(xué)性能的影響，實(shí)驗(yàn)表明，SiO2的引入提高了材料的沖擊韌性、強(qiáng)度和模量，并且當(dāng)SiO2含量為3 wt％時(shí)，體系的綜合性能最好。
　　 用BMI擴(kuò)鏈改性環(huán)氧樹(shù)脂，以提高材料的韌性和耐熱性。研究了改性體系的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，根據(jù)Kis

4、singer方法求得了改性體系固化反應(yīng)的表觀活化能△E=57.72 kJ/mol；根據(jù)Crane理論計(jì)算得到固化反應(yīng)級(jí)數(shù)n＝0.88。通過(guò)DSC、TGA、TMA和SEM等方法對(duì)BMI改性環(huán)氧樹(shù)脂體系的固化行為和性能進(jìn)行了探討和表征，結(jié)果表明：改性體系固化曲線的峰值隨BMI比例的增大向高溫區(qū)移動(dòng)，放熱量逐漸減??；BMI的引入明顯改善了材料的力學(xué)性能和熱性能，尤其是材料的韌性，改性后材料拉伸斷裂面的形態(tài)也逐漸呈現(xiàn)韌性斷裂特征。
　　

5、 利用BMI改性制備互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)增韌環(huán)氧樹(shù)脂。研究了MPDA與EP摩爾比對(duì)樹(shù)脂固化、力學(xué)性能和Tg的影響；探討了BMI/EP互穿網(wǎng)絡(luò)的力學(xué)性能和熱性能，研究表明，BMI的增加可以明顯提高體系的韌性和耐熱性，當(dāng)BMI含量達(dá)到50％時(shí)，改性樹(shù)脂的沖擊強(qiáng)度提高到56.54 kJ/m2，斷裂伸長(zhǎng)率為8.28％，同時(shí)，Tg達(dá)到237.0℃，比改性前提高了107.6℃。
　　 通過(guò)對(duì)比分析，得出結(jié)論是：利用BMI擴(kuò)鏈增韌或形成IPN增韌是最