微纳米无机颗粒对聚氨酯环氧树脂基复合材料性能的影响
微/纳米无机颗粒对聚氨酯环氧树脂基复合材料
性能的影响
中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A
环氧树脂（EP）具有良好的热稳定性、电绝缘性、粘结性、力学性能，成型工艺多样化，
性价比较高，被广泛应用于航空/航天、电气/电子等领域[1-4].由于环氧树脂具有三维网状交联
结构，此结构带来众多优点的同时，也赋予其固有的缺点，固化后质脆、耐冲击性较差和容易
开裂等.利用环氧树脂制备的复合材料存在层间韧性不足，受到低速冲击后层间容易发生分层等
问题，严重影响其使用寿命和范围，这就要求对环氧树脂进行增韧[5].当前，广泛采用的改性
方法是向树脂中加入橡胶[6-7]或热塑性树脂[8]，通过反应诱导相分离形成分相结构[9-10]，实
现对树脂基体的增韧.但是这些增韧成分的引入，增加了树脂体系的化学复杂性，带来了一系列
问题.例如增韧剂要与原有树脂相匹配，改性剂的存在会导致树脂的工艺条件发生改变，对树脂
的刚度、模量、湿/热等性能可能产生影响等[11].
近年来很多研究者采用无机刚性纳米粒子[11-16]对环氧树脂进行增强、增韧改性.这是因为
纳米粒子的表面非配对原子多、活性高，很容易与环氧树脂中的某些官能团发生物理或化学作
用，提高粒子与环氧树脂基体的界面结合能力，有助于降低聚合物键的能动性，因而可承担一
定的载荷，具有增强、增韧的可能.而且，这种无机纳米颗粒的加入，对体系的物理化学性质没
有明显影响，有利于保持现有树脂体系及其工艺条件不变.同时这种利用物理手段实现的强度韧
性提升，由于不涉及化学计量，可以方便地选择增韧剂的使用量.
本研究以商用的聚氨酯-环氧树脂复合材料为基体，系统研究了几种无机微米/纳米粒子的
添加对复合材料力学和热稳定性的影响，并对改性后复合材料的强韧化机理进行了初步讨论.
1 实验部分
1.1 原料
纳米 SiO2，粒径：30 nm （杭州万景新材料有限公司，简写为NSI）.纳米 SiC，50 nm；
纳米 MgO，30 nm；纳米 Al2O3，30 nm （上海水田材料科技有限公司，分别简写为
NSC，NMG 和NAL）.微米 Al2O3，1～3
SymbolmA@ m （郑州市海旭磨料有限公司，简写为LAL）.微米 MgO，0.5～1
SymbolmA@ m （深圳晶材化工有限公司，简写为LSC）.聚氨酯改性环氧树脂粘结剂（商
业原料，缩写为PUEP），其主剂和固化剂分别标示为PUEPM 和PUEPS.
2 结果与讨论
2.1 颗粒组成和含量对复合材料拉伸剪切强度的
影响
图1为无机颗粒组成和含量与复合材料拉伸剪切强度的关系曲线.从图1可以看出，向
PUEP 体系加入无机颗粒后，其拉伸剪切强度均先增加后降低，最佳添加量均为2%.在该加入
量时，2%LMG 改性 PUEP 复合材料的拉伸剪切强度相比未添加的 PUEP 复合体系增加了
14.7%，2%LAL 增加了 8.0%，2%NMG 增加了 68.9%，2%NSI 增加了 61.3%，2%NSC 增加了
87.8%，添加 2%NAL 增加了 54.2%.这是因为无机颗粒经硅烷偶联剂处理后其表面带有活性基
团，颗粒可以充分接枝在基体上.此外，纳米粒子较小的粒径和较大的比表面积，提高了纳米粒
子和基体的相容性.因此纳米粒子和基体之间可以有更好的应力传递，增强材料的强度和韧性.
当无机颗粒的添加量逐渐增多时，其在基体中的分散性变差，易团聚，从而降低了复合材料的
力学性能[18].
摘要：
展开>>
收起<<
微/纳米无机颗粒对聚氨酯环氧树脂基复合材料性能的影响 中图分类号：TQ323.8 文献标识码：A 环氧树脂（EP）具有良好的热稳定性、电绝缘性、粘结性、力学性能，成型工艺多样化，性价比较高，被广泛应用于航空/航天、电气/电子等领域[1-4].由于环氧树脂具有三维网状交联结构，此结构带来众多优点的同时，也赋予其固有的缺点，固化后质脆、耐冲击性较差和容易开裂等.利用环氧树脂制备的复合材料存在层间韧性不足，受到低速冲击后层间容易发生分层等问题，严重影响其使用寿命和范围，这就要求对环氧树脂进行增韧[5].当前，广泛采用的改性方法是向树脂中加入橡胶[6-7]或热塑性树脂[8]，通过反应诱导相分离形成...
相关推荐
-
RS232串联接口的通讯程序论文
2023-06-28 84 -
倒车雷达系统的研究与设计
2023-06-28 141 -
浴室水温控制系统设计（开题报告+论文+答辩PPT）
2023-06-29 183
-
基于GPRS无的数传模块设计
2023-06-29 84
-
高速喷水织布机单片机控制系统设计
2023-06-29 102 -
电阻炉温度控制系统（论文+DWG图纸）
2023-06-29 196
-
基于可调度性与全局延迟的分布式嵌入系统实时通信中的总线访问优化
2023-06-29 82
-
（修改）基于STM32的智能住宅系统设计
2023-07-08 321 -
基于Arduino的智能避障小车的设计机械控制毕业设计
2023-07-14 150 -
基于单片机的温室大棚的监测与控制系统设计-单片机毕业设计-自动化电子毕设资料
2024-01-21 133
作者：闻远设计
分类：其它行业资料
价格：5光币
属性：3 页
大小：16.38KB
格式：DOCX
时间：2025-02-18
