中空多壳层TiO2填充对环氧树脂复合材料力学性能的影响

摘要

为改善环氧树脂(EP)材料的力学性能,采用次序模板法合成了TiO2中空多壳层结构(HoMS)材料,利用偶联剂对获得的TiO2 HoMSs进行接枝改性后填充到EP中,制备了TiO2 HoMSs/EP复合材料;并与单壳层TiO2中空结构进行比较,研究了壳层数和偶联剂改性对复合材料力学性能的影响规律.结果表明,随着壳层数的增加,复合材料的力学性能增强,并且偶联剂改性的TiO2 HoMSs可进一步提高复合材料的力学性能.在该体系中,经硅烷偶联剂KH-560改性后的三壳层TiO2 HoMSs(3S-TiO2 HoMSs)/EP复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度可分别达到71.66 MPa,7.4％和35.81 kJ/m2.扫描电子显微镜(SEM)断面形貌表征结果显示,相较于纯EP材料,TiO2 HoMSs/EP复合材料的断面更加粗糙,说明TiO2 HoMSs材料起到了吸收外界应力和阻碍裂纹扩展的作用,提高了复合材料的韧性,提升了复合材料的冲击性能.