低粘度树脂-玻璃微珠复合材料制备及性能研究

摘要

复合材料是目前航天航空，深海资源开发，汽车船舶工业等装备轻量化的重要材料之一。随着工业发展进步，期望复合材料具有更高的比强度。玻璃微珠填充的复合材料是轻质复合材料的重要体系，可通过降低树脂粘度，增加微珠填量的方式降低玻璃微珠填充复合材料的密度。因此开展低粘度树脂的研究具有重要的意义。
　　本文以 E51环氧树脂基体，与 GC-02活性稀释剂复合制备低粘度环氧树脂。活性稀释剂GC-02填量为40％时，制备的低粘度树脂，粘度为285cp，密度为1.143g/cm3，有效降低了E51环氧树脂的粘度，为高填充无机物环氧树脂复合材料的制备，提供了低粘度树脂改性方法。
　　研究中以间苯二胺(m-PDA)、三乙烯四胺(TETA)和间苯二胺和三乙烯四胺复合物为固化剂，研究了不同固化剂填量对低粘度环氧树脂的性能影响关系。固化剂间苯二胺填量为15%时，低粘度树脂固化产物的综合性能最佳，拉伸强度79.0MPa，拉伸模量3274.0MPa，弯曲强度133.1MPa，弯曲模量3082.9MPa，压缩强度117.5MPa，压缩模量3154.8。固化剂三乙烯四胺填量为13%时，低粘度树脂固化产物的综合性能最佳，拉伸强度57.1MPa，拉伸模量2589.5MPa，弯曲强度100.8MPa，弯曲模量2810.6MPa，压缩强度92.6MPa，压缩模量3061.3MPa。复合固化剂中间苯二胺与三乙烯四胺物质的量比为50:50时，用量15%时，低粘度环氧树脂固化产物综合性能最佳，拉伸强度73.5MPa，拉伸模量3241.8MPa，弯曲强度128.0MPa，弯曲模量3011.5MPa，压缩强度109.4MPa，压缩模量3095.4 MPa。
　　研究中以低粘度树脂为基体，间苯二胺:三乙烯四胺=1:1复合物为固化剂，玻璃微珠为填料，制备了玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料，分析了玻璃微珠填量对低粘度树脂复合材料性能的影响。玻璃微珠填量为40%时，环氧树脂复合材料综合性能最佳。密度为0.54g/cm3，弯曲强度为33.1MPa，压缩强度为57.3MPa，硬度为67.3HA。
　　对玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料压缩损伤行为分析表明，当玻璃微珠填量小于35%时，压缩断裂沿着与单轴压力方向成45°的斜面开裂。当玻璃微珠填量大于35%时，试样的裂纹主要有两条，分别在试样两个对角线，沿着与垂直压缩方向呈45°方向发生扩展。利用 SEM对玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料微观断口分析，对断裂机理进行进一步的解释。

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第一章 绪论

1.1 研究目的意义

1.2 低粘度树脂国内外发展现状

1.3 轻质复合材料研究进展

1.4 本文研究主要内容

第二章 实验及表征

2.1 原材料

2.2 实验仪器设备

2.3 性能测试方法

2.4 本章小结

第三章 低粘度环氧树脂性能研究

3.1 低粘度环氧树脂制备

3.2 活性稀释剂GC-02对环氧树脂性能影响

3.3 活性稀释剂GC-02对环氧树脂性能影响的关系分析

3.4 本章小结

第四章 低粘度环氧树脂固化剂研究

4.1 低粘度环氧树脂固化剂研究

4.2 固化剂对低粘度树脂固化产物性能影响

4.3 复配固化剂对低粘度环氧树脂固化产物性能影响

4.4 低粘度环氧树脂与固化剂作用机理

4.5 本章小结

第五章 玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料性能研究

5.1 玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料实验研究

5.2 玻璃微珠填量对复合材料性能影响

5.3 玻璃微珠填充低粘度环氧树脂复合材料压缩损伤研究

5.4本章小结

结论

参考文献

致谢