聚合物改性课件

环氧树脂基复合泡沫材料的研究,韩冰胡洋董玉琴汪潮耿明阳曾弘霖,2020/6/6,复合材料,2,环氧树脂基复合泡沫材料,本产品是以环氧树脂为基体树脂，玻璃微珠为填充材料，制备具有较高强度、较低密度的环氧树脂基复合泡沫材料。以满足众多现代科技领域对材料轻质高强及其他特殊性能的要求。本次主要研究玻璃微珠的用量、表面处理及固化剂用量等对泡沫复合材料性能的影响。,应用领域,2020/6/6,复合材,3,固体浮力材料,飞机构件,物料准备,主要试剂及设备环氧树脂（）；固化剂-，二氨基二苯甲烷（，分析纯）；偶联剂-硅烷偶联剂（）；空心玻璃微珠（，粒度，堆积密度.），经预处理后使用。万能电子试验机（）；扫描电子显微镜（）,2020/6/6,复合材料,4,.复合泡沫材料的制备,首先用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠进行预处理，再按配比称取适量的环氧树脂、固化剂和空心玻璃微珠，于加热半小时；然后将固化剂加入到环氧树脂中，搅拌使其混合均匀，再加入空心玻璃微珠，充分搅拌；将混合物放入真空烘箱中脱除气泡，最后将其加入到模具中进行固化，制备出具有较高强度和低密度的环氧树脂基复合泡沫材料。,2020/6/6,复合材料,5,1.3复合材料的表征,压缩强度：将材料加工成的长方体试样，在万能电子试验机（）上测试其压缩强度，加载速度为。密度：利用浮力原理来测定复合材料密度。图测试步骤如下：先测出样品的质量，将一小块铁块用细线拴住，放入（浸没）到的烧杯中，并加入约的蒸馏水，然后放在电子天平上，调零。再将被测样品也拴在细线上，放入烧杯中（浸没），此时的读数为。试样的密度按照公式计算。水（/）形貌表征：将材料断面真空喷金后，用扫描电镜（型）观察其微观结构。,2020/6/6,复合材料,6,图复合材料密度测试示意图,分析与讨论,固化剂用量的影响固化剂的用量对固化后的环氧树脂性能有很大的影响，若用量过少则固化不完全，强度较差，但用量过多又会使环氧树脂变脆。图是空心玻璃微珠填充体积为，不同的固化剂用量时环氧树脂复合泡沫材料的应力应变曲线。,2020/6/6,复合材料,7,2020/6/6,复合材料,8,图2固化剂用量对复合泡沫材料压缩强度的影响,当用量低于时，压缩强度较小，体系的固化不完全。随着固化剂用量的增加，压缩强度增大，当固化剂用量为时，其压缩强度达到最大值约，这种情况下体系的固化程度较高，与理论用量相近。当固化剂用量继续增大时，其压缩强度又逐渐降低，这是因为固化剂用量较多时，材料内部的交联密度增大，脆性也增大，从而使强度降低。,空心玻璃微珠填充量的影响,空心玻璃微珠填充量对复合泡沫材料的力学性能和密度有较大的影响。微珠的强度较低，易破碎。在微珠和环氧树脂的混合过程中，应该缓慢搅拌。当搅拌速度过大时，空心玻璃微珠易破碎，且会出现气泡，从而使复合材料的强度下降。图是空心玻璃微珠及其填充量对复合材料的压缩强度和密度的影响。,2020/6/6,复合材料,9,图（a）空心玻璃微珠,2020/6/6,复合材料,10,图（b）空心玻璃微珠及其填充量对复合材料的压缩强度和密度的影响,随着空心玻璃微珠用量的增加，材料的压缩强度及其密度逐渐降低。当玻璃微珠的填充量较小时，体系的黏度较低，搅拌比较容易，分散较均匀，空气容易排出，所以压缩强度下降不大。当填充量较大时，玻璃微珠的含量变大，体系的黏度增大不易搅拌，分散性差，玻璃微珠会出现团聚的现象；同时，体系中的空气不易排出，形成气泡；从而使材料的压缩强度明显下降。当玻璃微珠的填充量为%左右时，压缩强度下降较大，正是这个原因。,偶联剂用量的影响,在复合体系中，环氧树脂是有机材料，而空心玻璃微珠是无机材料，两者的表面粘结性能不是很好，所以必须对玻璃微珠进行表面改性。采用对玻璃微珠进行处理。的一端有胺基与环氧基反应，另一端的硅氧烷基与空心玻璃微珠通过次价键结合，进而增加环氧树脂与空心玻璃微珠之间的界面作用，从而使复合泡沫材料的力学性能大大提高。图是偶联剂不同用量时复合泡沫材料的应力应变曲线。,2020/6/6,复合材料,11,2020/6/6,复合材料,12,图偶联剂用量对复合泡沫材料的压缩强度的影响（空心玻璃微珠的体积含量为）,偶联剂用量为时，复合泡沫材料的压缩强度最大，这是由于环氧树脂与空心玻璃微珠的表面粘结处于最佳的状态。而偶联剂用量过多或过少都不能达到最好的力学性能。,图（a）是空心玻璃微珠的填充量为时，复合泡沫材料断面的图。当复合体系中没有加入偶联剂时，环氧树脂和空心玻璃微珠的粘结性能不好，材料的破坏是由于空心玻璃微珠是从环氧树脂表面脱落引起的，并在环氧树脂表面形成空洞。,2020/6/6,复合材料,13,图（）,微观形貌分析,微观形貌分析,2020/6/6,复合材料,14,图（）,图（）而加入偶联剂后环氧树脂与空心玻璃微珠的粘接性能显著增强，材料的破坏是空心玻璃微珠的破碎引起的图（），空心玻璃微珠并没有从环氧树脂中脱落，说明两者的粘结性能比较好,结论,采用空心玻璃微珠作为填充材料，可以制备出具有低密度、高强度的环氧树脂基复合泡沫材料。随着