改性环氧树脂预浸料及其耐磨性研究

摘要

本文对用于织物型自润滑轴承制备的以F-44酚醛环氧树脂为基体的预浸料体系进行了详细的研究。
　　 本文首先合成了F-44/4,4'-二氨基二苯砜(DDS)B-阶段树脂，通过红外光谱(IR)对合成产物进行了表征，并通过对B-阶段树脂溶解性、表观粘度的详细考察，分析了不同反应条件下，溶液聚合反应和熔融聚合反应的反应速率及产物的贮存稳定性。
　　 本文对F-44/DDS直接共混体系及B-阶段树脂的性能进行了详细研究，采用差示扫描量热法(DSC)考察体系固化动力学，通过动态粘弹谱(DMA)考察固化物的玻璃化转变温度、储能模量和损耗模量。通过热失重(TG)考察固化物的热性能，并对力学性能(常温剪切强度、高温剪切强度、拉伸性能和弯曲性能)进行了测试。结果表明，B-阶段树脂体系反应平稳，固化均匀，具有更好的性能。
　　 采用DSC对加入促进剂体系的固化动力学进行了探讨，并对其不同固化条件的剪切强度进行了考察，结果表明，加入5phr间苯二酚后，可获得贮存稳定，可在较低温度下固化的预浸料主体材料。
　　 重点考察了加入纳米Al2O3后，预浸料体系的综合性能，分析了不同制备工艺、纳米Al2O3不同加入量对力学性能，耐磨性和热性能等的影响规律。采用扫描电镜(SEM)对其微观形态进行了观察，并对其改性机理进行了探讨，结果表明，采用偶联剂处理与超声波分散相结合的方法制备复合材料，当纳米Al2O3加入量为5phr时，复合材料的性能最好。
　　 通过摩擦磨损测试考察了纳米氧化铝/环氧树脂复合体系的耐磨性，关节轴承实际运行结果表明，纳米Al2O3的加入提高了环氧树脂基体预浸料的耐磨性，同时增加了轴承的运转寿命。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2环氧树脂概述

1.2.1环氧树脂的定义及分类

1.2.2环氧树脂的固化剂和固化反应

1.3环氧树脂纳米粒子改性

1.3.1纳米粒子简介

1.3.2纳米粉体的分散和表面改性

1.3.3纳米粒子改性环氧树脂研究进展

1.4环氧树脂的摩擦磨损特性

1.4.1摩擦学简介

1.4.2环氧树脂及其复合材料的摩擦磨损特性研究

1.5本课题研究背景及意义

1.6本论文的研究内容

第2章实验方法及试样制备

2.1实验原料及测试方法

2.1.1实验原料

2.1.2仪器设备

2.1.3测试方法

2.2 B-阶段树脂的合成

2.2.1溶液聚合

2.2.2熔融聚合

2.3复合体系的制备

2.3.1纳米粒子的表面处理

2.3.2复合体系的制备工艺图

第3章基体环氧树脂体系固化行为研究

3.1动力学参数计算方法

3.2 F-44/DDS共混体系的固化行为及力学性能分析

3.2.1 F-44/DDS共混体系固化行为

3.2.2 F-44/DDS共混体系力学性能研究

3.2.3 F-44/DDS共混体系固化产物DMA分析

3.2.4 F-44/DDS共混体系TG分析

3.3 B-阶段树脂固化行为及固化产物性能分析

3.3.1反应条件对B-阶段树脂的影响

3.3.2 B-阶段树脂红外光谱表征

3.3.3 B-阶段树脂DSC固化升温曲线分析

3.3.4 B-阶段树脂固化产物力学性能分析

3.3.5 B-阶段树脂固化产物的DMA分析

3.3.6 B-阶段树脂固化产物的TG分析

3.3.7 B-阶段树脂的储存稳定性

3.4促进剂对基体树脂体系固化行为的影响

3.4.1加入促进剂的F-44/DDS体系的DSC分析

3.4.2不同促进剂用量的凝胶时间分析

3.4.3不同促进剂用量在不同固化条件下的剪切强度

3.5本章小结

第4章纳米氧化铝/环氧树脂复合体系固化行为研究

4.1 F-44/DDS的B-阶段树脂高温固化体系

4.1.1不同纳米填料对环氧树脂力学性能的影响

4.1.2不同粒径Al2O3/F-44直接共混复合体系性能研究

4.1.3使用偶联剂对复合体系力学性能的影响

4.1.4制备工艺对复合体系性能的影响

4.1.5 采用最佳制备工艺时，纳米Al2O3加入量对复合体系的影响

4.2 E-51/6904常温固化体系

4.2.1制备工艺对复合体系力学性能的影响

4.2.2纳米Al2O3加入量对复合体系力学性能的影响

4.2.3不同加入量的纳米Al2O3/E-51复合体系的SEM分析

4.3本章小结

第5章纳米Al2O3/环氧树脂复合体系耐磨性研究

5.1 B-阶段树脂固化产物的耐磨性

5.2纳米Al2O3/环氧树脂复合体系的摩擦性能分析

5.1.2纳米Al2O3加入量对F-44/DDS体系摩擦性能的影响

5.2.2纳米Al2O3加入量对E-51/6904体系摩擦性能的影响

5.2.3机理分析

5.3本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致 谢