片状氧化铝增强环氧树脂及其复合材料

摘要

无机片状材料，如石墨烯及衍生物、蒙脱土等均被认为是好的聚合物增强材料，且已经有很多研究者对其增强环氧树脂进行了研究。结果表明，增强体分散良好且与基体材料有较好的界面结合时，能更好地发挥作用。片状氧化铝(Al2O3)具有较大的径厚比，且径厚比可通过调控制备条件来控制。此外，片状Al2O3本身具有较好的机械性能，且已有许多文献对其在仿贝壳材料中的应用做了探究，但这类复合体系往往需要添加较高含量的Al2O3，且要求最后形成砖-灰(brick-mortar)结构，因此对制备方法也有严格要求。目前，对于低含量的复合材料研究较少，且几乎没有对片状Al2O3用于多尺度增强碳纤维/环氧树脂的研究。本文对用熔盐法自制的片状Al2O3进行了表面修饰，将含量不高于6wt％的修饰后的片状Al2O3与环氧树脂对氨基苯酚缩水甘油胺(TGPAP)按一定比例均匀混合后，添加环氧树脂和固化剂即可制得一系列不同质量分数的片状Al2O3/环氧树脂两元复合材料，再与碳纤维复合后可制得相应质量分数的多尺度复合材料，并系统研究了片状Al2O3对环氧树脂复合体系机械性能的影响。结果表明，当片状Al2O3含量为2wt％时，复合材料具有相对较高的弯曲强度。为构建更强的界面，在片状Al2O3表面生长SiO2粒子并进行硅烷化处理，由此获得粗糙表面。用相同方法分别制备两元复合材料以及多尺度复合材料。结果表明，当经SiO2修饰的Al2O3的含量为4wt％时，复合材料具有良好的弯曲性能，而多尺度复合材料的层间剪切性能则随着片状材料含量增加而提高。为了探究粗糙表面对片状Al2O3增强复合材料的影响，在添加量为2 wt％的情况下，分别对有无SiO2修饰的Al2O3的增强效果进行了比较，具有粗糙表面的片状Al2O3与树脂基体之间的界面相互作用更强，从而更能有效地提高对环氧树脂和多尺度复合材料的增强效果。

目录

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致谢

摘要

1．1 环氧树脂(EP)复合材料

1．2 片状无机材料及其环氧树脂复合材料

1．2．1 GO及其衍生物

1．2．2 黏土

1．2．3 其他片状材料

1．3 片状Al2O3及其在复合材料中的应用

1．3．2 片状Al2O3在聚合物复合材料中的应用

1．4 课题提出和研究内容

第2章 sAl2O3增强环氧树脂及其复合材料

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料

2．2．3 sAl2O3的制备

2．2．6 性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 片状Al2O3和sAl2O3表征

2．3．2 sAl2O3／EP两元复合材料的力学性能

2．3．3 sAl2O3／CF／EP多尺度增强复合材料的力学性能

2．4 本章小结

第3章 sSiO2-Al2O3增强环氧树脂及其复合材料

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料

3．2．3 sSiO2-Al2O3／EP两元复合材料制备[105]

3．2．4 sSiO2-Al2O3／CF／EP多尺度增强复合材料制备[105]

3．2．5 性能表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 sSiO2-Al2O3表征

3．3．2 sSiO2-Al2O3／EP两元复合材料的力学性能

3．3．3 sSiO2-Al2O3／CF／EP多尺度增强复合材料的力学性能

3．3．4 sAl2O3／EP与sSiO2-Al2O3／EP，sAl2O3／CF／EP与sSiO2-Al2O3／CF／EP性能对比

3．4 本章小结

第4章 全文总结

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

作者简介