納米粒子-纖維-環(huán)氧樹(shù)脂基材料摩擦磨損性能研究.pdf

1、本課題基于纖維、納米粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料摩擦磨損性能、熱力學(xué)性能影響效果和機(jī)理的不同，選用碳纖維、芳綸纖維、竹原纖維和洋麻纖維為纖維增強(qiáng)材料，選用納米SiO2、納米石墨和碳納米管為納米粒子填充材料，分別制備了纖維/環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料和納米粒子-環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料。研究了在不同含量下的纖維、納米粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基材料摩擦磨損性能的影響效果和機(jī)理，以及在不同含量下的納米粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂基材料彎曲性能和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg的影響。然后篩選出了2

2、種纖維（碳纖維、竹原纖維）、2種納米粒子(納米SiO2、CNTs)，制備了在最優(yōu)含量下的納米粒子-纖維/環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料，并在不同測(cè)試條件下，對(duì)材料的摩擦磨損性能進(jìn)行了測(cè)試，探討了纖維與納米粒子在改善環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料摩擦磨損性能方面的協(xié)同效應(yīng)，并對(duì)其機(jī)理進(jìn)行了分析。
　　隨著碳纖維含量的增加，環(huán)氧樹(shù)脂的體積磨損數(shù)值下降幅度分別達(dá)到10.5％、63.4％和68.0％，碳纖維/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的磨損主要表現(xiàn)為樹(shù)脂基體脫落碳化和碳纖

3、維的折斷剝落。而加入竹原纖維后，環(huán)氧樹(shù)脂的體積磨損數(shù)值呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢(shì)，其中加入2wt％和3wt％竹原纖維后環(huán)氧樹(shù)脂的體積磨損數(shù)值分別為7.06和6.59，較純環(huán)氧樹(shù)脂分別下降12.4％和18.2％，材料的耐磨性增強(qiáng)。
　　加入剛性納米SiO2后，材料的彎曲強(qiáng)度、模量都隨著納米SiO2含量的增加略微增加，最大增幅在4％左右;加入CNTs后，材料的彎曲強(qiáng)度、彎曲模量都大幅度增加，最大增幅分別為15％和76％，增強(qiáng)增韌效果明顯。

4、納米粒子對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂的Tg影響較大，即隨著納米粒子含量的增加，材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg呈線性下降的趨勢(shì)。納米粒子對(duì)材料Tg的影響和納米粒子對(duì)材料體積磨損的影響二者之間呈現(xiàn)出一定的反向相關(guān)性。
　　在提高環(huán)氧樹(shù)脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度Tg方面，納米SiO2與竹原纖維表現(xiàn)出了很好的協(xié)同效應(yīng)，其材料Tg達(dá)到了124℃，較純環(huán)氧樹(shù)脂的提高了11℃。在改善環(huán)氧樹(shù)脂的摩擦磨損性能方面，納米SiO2與竹原纖維也表現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)，尤其在高速重載條件下