氧化鋁納米顆粒改性TDE-85型環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的制備和性能研究.pdf

1、TDE-85型環(huán)氧樹脂/甲基四氫鄰苯二甲酸酐(TDE-85/MeTHPA)是一種適合纖維濕法纏繞用的低粘環(huán)氧樹脂基體。為了進(jìn)一步提高TDE-85/MeTHPA固化物的綜合性能,有必要對其改性,以滿足其更高的使用要求。近年來的一些研究成果表明納米氧化鋁(nano-Al2O3)是一種性能優(yōu)良的無機(jī)納米改性劑,因此,本文選用納米氧化鋁顆粒來改善TDE-85環(huán)氧樹脂的性能。本文通過超聲波分散和機(jī)械攪拌相結(jié)合的方法將納米氧化鋁顆粒分散在環(huán)氧樹脂基

2、體中,然后用干燥箱對其固化來制備納米氧化鋁環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。利用差示掃描量熱法研究環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度以及熱分解溫度,負(fù)荷變形溫度由熱變形溫度測量儀測得。并利用拉伸試驗(yàn)機(jī)和沖擊試驗(yàn)機(jī)測試復(fù)合材料的力學(xué)性能。用DSC非等溫動力學(xué)研究了各種固化體系的活化能,結(jié)果表明,硅烷偶聯(lián)劑中的羥基可以降低固化反應(yīng)活化能,提高固化反應(yīng)速度;納米氧化鋁的加入阻礙了分子的擴(kuò)散運(yùn)動,使固化反應(yīng)活化能升高;并且,納米氧化鋁鍵合在分子鏈上可以降低環(huán)氧

3、基和酸酐基的反應(yīng)活性,使一些環(huán)氧基和酸酐基不能反應(yīng),從而降低了固化反應(yīng)的放熱。偶聯(lián)劑可以有效地對納米氧化鋁進(jìn)行表面改性,改性后的納米氧化鋁和基體有較好的結(jié)合力,能夠同時改善環(huán)氧樹脂強(qiáng)度和韌性。當(dāng)硅烷偶聯(lián)劑用量為4wt％時,對納米氧化鋁的表面改性效果較好。復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率在納米氧化鋁含量為2.5wt%時,達(dá)到最大值。而沖擊韌度在納米氧化鋁含量為3wt%時達(dá)到最大,比不含納米氧化鋁時提高了103%。復(fù)合材料的負(fù)荷變形溫度因納米