环氧树脂基纳米复合材料的制备及其力学性能研究

摘要

在各个学科互相交融的学术背景下，以纳米科学技术为代表的材料科学正在对21世纪的其他学科、产业和社会产生着极为深远的影响。在过去的十年中，聚合物基纳米复合材料引起了学术界和工业界的极大关注，只需要少量的纳米添加剂就能够提高聚合物基纳米复合材料的诸多性能。目前许多科研工作者对环氧树脂基纳米复合材料的制备、纳米粒子的表面修饰改性、复合材料的宏观力学性能、纳米粒子在环氧树脂基体中的微观结构表征、材料的热力学性能等诸多方面都进行了广泛而深入的研究。尽管前人在多个方面已经做了不少的研究工作，但是在材料的制备及其力学性能研究方面还有很多的工作需要做，纳米粒子如何增韧增强的作用机理还需要进一步研究。本文的主要研究内容简述如下：
　　1．通过直接混合法制备了环氧树脂/氧化石墨烯纳米复合材料和环氧树脂/SiO2(TiO2、ZnO)纳米复合材料。利用扫描电镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）对所制备的环氧树脂基纳米复合材料的表面形貌和结构进行了观测，并对所制备的材料进行了单轴压缩实验研究。实验结果表明，氧化石墨烯及纳米SiO2、TiO2、ZnO的加入使得复合材料的压缩强度及弹性模量和纯环氧树脂相比，得到了明显提高。
　　2．对环氧树脂基纳米复合材料进行了单轴压缩蠕变实验研究，分析了实验结果，实验表明少量GO、SiO2、TiO2、ZnO的加入，能够较大幅度地提高复合材料的抗蠕变性能。
　　3．在前人的基础上建立了环氧树脂基纳米复合材料的理论模型，宏观方法上采用Eshelby球形夹杂的模型，得到材料的等效材料参数，将压缩弹性模量的实验结果与理论计算结果进行了对比，结果表明，在理论条件满足的前提下，两者基本吻合，从而验证了理论模型的正确性。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 环氧树脂基纳米复合材料概述

1.3 本文研究的主要内容

第2章 环氧树脂基纳米复合材料的制备及其压缩力学性能

2.1引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 环氧树脂基纳米复合材料的蠕变性能研究

3.1 引言

3.2 实验试件与实验条件

3.3 实验结果与分析

3.4 本章小结

第4章 环氧树脂基纳米复合材料的理论模型及分析

4.1 引言

4.2 模型的建立[49]

4.3 等效弹性常数的研究

4.4 理论计算与实验结果的对比

4.5 本章小结

第5章 结论与展望

5.1 结论

5.2 展望

参考文献

致谢

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