一种高温固化环氧树脂性能研究

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航空材料学报

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一种高温固化环氧树脂性能研究
乌云其其格
(北京航空材料研究院,北京100095)

拦’黑 竺竺竺

v。1.25,N0.5

誉荔l娶甏』等量5:}6树竺芝固化三苎:登妻差参数、复合材料耐热性和力学性能。通过热分析确定了树脂的基本
竺苎竺级数为o‘9400还讨论了碳纤维复合材料的耐热性和复合材料力学性磊:“
关键词:环氧树脂;复合材料;动力学;热分析 中图分类号:TB332 文献标识码:A

”…。;H。“”。’厶A水 宝警言喜?曼等s三竺、o竺。套差兰警蝴旨的表观反应活化能’其平均值菇9i。嘉硫:嚣。c:=篡委裹

文章编号:1005—5053(2005)05踟46拼
复合材料拉伸性能、压缩性能、弯曲性能和剪切 性能分别按GB3354—1982,GB/T3856—1983.GB3356. 1999和JC/1773一1982进行测试。 2

热固性环氧树脂在胶粘剂、涂料和复合材料领 域中被大量使用。为了获得最佳的使用工艺参数, 环氧树脂固化反应动力学研究成为广大相关专业人 员的研究重点。环氧树脂固化动力学研究一般采用 DSC法¨叫’,也有用xPS法‘引,FTIR‘61法等。这些 研究方法主要采用Domellan,Kissinger,Crane。AH.he.
nius,Kamal,Freeman,Can-al,Doyle,Ozawa.Ellerst一

结果与讨论

2?l固化工艺的确定 树脂的固化反应一般是在恒温条件下进行的,

‘eln,Borchan和Daniel8等方程或研究方法。热分析 法分为等温和非等温法两种,其中非等温法研究动 力学的报道较多。 本工作研究的BC2526环氧树脂是双组分丙酮 溶液,主要用于浸渍碳纤维和芳纶纤维制备预浸料. 制造先进复合材料制件。本工作用DsC法确定了 树脂固化工艺参数,研究了反应动力学性能。采用 所确定的固化工艺制备碳纤维复合材料层压板,测 试了复合材料耐热性和力学性能。 l

而热分析通常采用的是等速升温法,对树脂体系采
用不同的升温速度,Dsc曲线的峰值温度有明显的 差异,为了消除这种影响,需进一步应用外推法求升 温速率中为0时的峰值温度,从而确定最佳固化工 艺范围。树脂体系的DsC结果见图1。
表1
Table l

不同升温速率下的峰值温度
rate

Pe8k temperature砒di矗brent heating

———_=—■——————————————L———~: 2?5
109 97 103 108 130 5 10 143 152 161

审/℃‘min“

L/℃

瓦/℃

E/℃
162 172 183 192 一

实验部分

BC2526环氧树脂为双组分丙酮溶液进口;T300碳 纤维进口;所用仪器设备为自制的溶液法缠绕预浸 机;济南试验机制造厂制造的WDs.100电子式万能 试验机;美国流变科学公司出品的PL、III DMTA动 态机械热分析仪;美国流变科学公司出品的PL. PLus DSC测试仪。 在国产单向纤维缠绕预浸机上,以丙酮做溶剂, 采用溶液法制备预浸料。预浸料的单位面积纤维质 量为1329/m2;树脂含量为41%;挥发物含量为1%。
收稿日期:2004_03_01;修订日期:2004_08.30 作者简介:乌云其其格(1969一),女(蒙古族),高工,博士 研究生。

——20

————————————————————一

中/℃?min。I

图1
Fig.1

,与咖的关系
Relation of r and西

万   方数据

第5期

一种高温固化环氧树脂性能研究

47

从图1可见,外推至升温速率为O时的r。,咒, 疋分别为105℃,130℃,170℃,树脂体系在105~ 130℃范围开始反应。Bc2526树脂是环氧树脂/ DDS体系,具有容易爆聚的特点,其固化工艺应该 比较缓慢,给予一定的保温台阶。结合有关资料,确 定树脂体系固化工艺为120/1h+150/2h+175/2h。 2.2树脂固化反应表观动力学 树脂的固化反应是否能够进行是由固化反应的 表观活化能来决定,表观活化能的大小直观地反映 固化反应的难易程度。 根据Kissingerj Ozawa和Crane方法计算出 BC2526树脂固化反应的活化能和反应级数。Kis— singer方法是热分析曲线的峰值温度r。与升温速率 咖的关系,按公式(1)求得表观活化能E,以不同升 温速率中得到DTA或DSC曲线,找出相应的峰值
表2
Table 2

温度,然后对ln(少/《)一1/丁。作线性回归,由直线
的斜率求出表观活化能E。Ozawa方法根据关系式 (2),对109中一1/r,(或ln函一l/r,)作线性回归,从 斜率可求出表观活化能E。Crane方法也利用了 DsC曲线的峰值温度L与升温速率多的关系,其 关系式则为公式(3),当E/nR>>2咒时,作ln西 一1/丁。线性回归得斜率为一(E/,氓)。

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d[1n(咖/霉)]


… u’
(2) (3)

煮缶一朋8鲁 ……R d(1/咒)

器一去q
d(1/r。)
nR 8.314J?mol~?K~。

‘9

式中:E为表观活化能,kJ?m01~;兄为气体常数,

Bc2526树脂的Dsc数据
DSC Data of BC2526 resin

结合表2中的数据,根据公式(1)可绘制成图2, 而公式(2)和(3)可以表达为图3。图2和图3都有 较好的线性关系,各数据点在直线两侧的分布状况也 极为相似。由图2和图3的直线方程分别计算出 Kissinger和Ozawa方法的表观活化能为90.78kJ/mol 和92.94kJ/mol,取二者的平均值为91.86kJ/mol,根 据Crane方法可确定反应级数为0.940。

驾篙掣:一鲁:_10.92×lo,K(4)
。‘



d(1/r。)







者%一1.0518簧一11.758×103

图3

K(5)
Fig.3

ln毋与巧1的关系 I/0

Relationship 0f ln ln巾and

2.3树脂耐热性 2.3.1玻璃化转变温度 BC2526树脂/T300碳纤维复合材料层压板试 样进行DMA分析,其结果见图4。 2.3.2热重分析 对树脂体系固化物进行热重分析,分析时的升 温速率为10℃/min,N,气氛中试验,其结果见图5。 从图4和图5可见,Bc2526树脂的玻璃化温度
图2 Fig.2

ln(痧/《)与1/T,的关系 ln(咖/《)and I/0

为262℃,热分解温度为336.26℃,树脂体系的耐热 性较好。

Relationship of

万   方数据

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航空材料学报

第25卷

Temperature/℃

图4
Fig.4

Bc2526/T300复合材料DMTA曲线
DMTA
cunre

图5
Fig.5

Bc2526树脂TG曲线
TG
curve

of BC2526/T300 composite

of BC2526 resin

2.4

力学性能 为了便于与其他树脂基复合材料性能对比,采

方向铺贴成16层,采用热压罐成型2mm厚的复合 材料层压板,其力学性能见表3。为了与其它同类 材料性能对比,同时列出5222/T300性能。

用湿法缠绕预浸机浸渍日本产T300碳纤维,按00

表3碳纤维复合材料层合板力学性能
Table 3 laminate mechanical
property

of BC2526/T300

prepreg

从表3结果可见,复合材料的常温和高温力学 性能较好。与国内同类材料5222性能相当。 3

150℃/2h+175℃/3h。

(2)树脂反应活化能为91.86kJ/mol,反应级数 为O.940。 (3)树脂耐热性好,树脂的玻璃化温度为 262℃,热分解温度为336.26℃。

结论
(1)高温环氧树脂的固化工艺为120℃/1h+

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第5期

一种高温固化环氧树脂性能研究
报,22(4),2002:40—44.

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(4)复合材料的常温、湿热和高温力学性能较 好。与国内同类材料5222性能相当。 参考文献:
[1]金荣福,蔡琼英.环氧丙烯酸双酯固化反应的Dsc研究 [J].粘接,9(1),1988:1—5. [2]笪有仙,夏永侠.环氧树脂固化反应的DSc研究[J]. 粘接,6(4),1985:1—4. [3]乔海涛.sY-H1糊状胶粘剂性能研究[J].航空材料学

[4]陈平,路明坤.潜伏性环氧树脂体系固化反应动力学参 数特征的研究[J].纤维复合材料,1997,(2),1—5. [5]王殿勋,笪有仙,孙慕瑾,等.用x一射线光电子能谱 (xPs)研究环氧树脂的固化反应[J].复合材料学报, 1986,3(1),25—29. [6]徐晓明,陈沛智.二溴代苯基缩水甘油醚/环氧树脂的共 固化行为.FT—IR研究[J].复合材料学报,1990,7(4),
6】一65.

Study

on

Properties of



lIigh Temperature

Curing Epoxy Resin System

Wuyunqiqige (Beijing
Institute of Aeronautical

Materials,Beijing 1 00095,China)

Abstract:C1lring procedure,reaction kinetic
was

parameters,the珊al
was

resist8nce of composite and mechanical

per|-o瑚ance

of BC2526 resin
8V-

stutied in this paper.The curing procedure
apparent actiVation was energy

dete瑚ined

by

the咖al
was

analysis.

According

to

Kissinger and 0zawa methods,the
reaction were

erage

of the resin

was

calculated which

9 1.86kJ/m01.

Kinetic order of curing

calculated accord— discussed also.

ing

to

Crane method

0.940.

The瑚al

resistance and mechanical

pe—.o瑚ance

of c8rbon fabric composite

Key words:epoxy resin system;composite;reaction kinetics;thermal analysis

万   方数据

一种高温固化环氧树脂性能研究
作者: 作者单位: 刊名: 英文刊名: 年,卷(期): 被引用次数: 乌云其其格, Wuyunqiqige 北京航空材料研究院,北京,100095 航空材料学报 JOURNAL OF AERONAUTICAL MATERIALS 2005,25(5) 2次

参考文献(6条) 1.金荣福.蔡琼英 环氧丙烯酸双酯固化反应的DSC研究 1988(01) 2.笪有仙.夏永侠 环氧树脂固化反应的DSC研究[期刊论文]-粘接 1985(04) 3.乔海涛 SY-H1糊状胶粘剂性能研究[期刊论文]-航空材料学报 2002(04) 4.陈平.路明坤 潜伏性环氧树脂体系固化反应动力学参数特征的研究 1997(02) 5.王殿勋.笪有仙.孙慕瑾 用X-射线光电子能谱(XPS)研究环氧树脂的固化反应 1986(01) 6.徐晓明.陈沛智 二溴代苯基缩水甘油醚/环氧树脂的共固化行为-FT-IR研究 1990(04)

相似文献(10条) 1.期刊论文 周松.王静怡.张再昌.王霞.易锋.Zhou Song.Wang Jing-yi.Zhang Zai-chang.Wang Xia.Yi Feng 纳米 SiO2/竹纤维/环氧树脂复合材料性能研究 -塑料助剂2009,""(2)
将竹纤维加入到环氧树脂中以形成增强环氧复合材料,研究了竹纤维竹粉和纳米二氧化硅(SiO2)对环氧树脂的力学性能和耐溶剂浸蚀性能的影响.竹 纤维含量为15%时,竹纤维/环氧树脂的冲击强度比纯环氧树脂提高50%.纳米SiO2能同时增强和增韧竹纤维/环氧树脂,并提高其耐溶剂浸蚀性能,纳米 SiO2含量为4%时,纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂三元复合材料的冲击和拉伸强度分别比未添加纳米SiO2的竹纤维/环氧树脂提高40%和30%.当纳米SiO2/竹纤 维/环氧树脂的质量比为4/15/85时,三元复合材料的综合性能较好.

2.期刊论文 纪秋龙.章明秋.容敏智.WETZEL B.FRIEDRICH K 纳米碳化硅填充环氧树脂复合材料的摩擦磨损特性 复合材料学报2004,21(6)
以提高环氧树脂的摩擦磨损性能为目的,研究了纳米碳化硅粒子填充环氧树脂复合材料的滑动干摩擦磨损特性,着重探讨纳米粒子表面接枝改性、纳 米粒子含量、摩擦条件等对复合材料摩擦学性能的影响.通过对复合材料磨损表面的形貌分析,以及复合材料的热变形性能和表面硬度的测定,探讨了复合 材料的磨损机理.结果表明,纳米碳化硅粒子能在很低的含量下提高环氧树脂耐磨性、并降低其摩擦系数,而经过接枝处理后的纳米碳化硅粒子填充复合材 料的上述性能改善更为明显,耐磨性比环氧树脂提高近4倍,摩擦系数降低36%.这说明在SiC纳米粒子表面引入聚丙烯酰胺接枝链后,由于界面的强相互作用 (包括化学键合与链纠缠),有效地提高了复合材料的抵抗裂纹引发能力等性能,从而有利于改善其摩擦学性能.

3.学位论文 于英华 泡沫铝/环氧树脂复合材料力学行为及应用研究 2007
泡沫铝是近年来发展起来的一种新型材料,由于其独特的结构特点,使其具有许多良好的功能特性,在诸多应用领域显示出良好的应用前景,成为 力学和材料科学等领域的研究热点。目前国内外对泡沫铝的研究取得了一定的成果,但仍有许多有待进一步研究的问题。如泡沫铝结构中的大量孔洞 ,使其力学性能必然有所损失,为此,如何在保持其原有功能特性的基础上进一步提高其力学性能成为该领域国内外研究学者共同关注的课题。采用浸 渗法制备了泡沫铝/环氧树脂类复合材料,对该材料的力学行为和应用进行了研究。主要研究的内容和得出的结论如下: 通过常压水浴加热向泡沫铝孔洞中渗入环氧树脂和环氧树脂纳米蒙脱土,制备出了泡沫铝/环氧树脂类复合材料。 综合运用实验、有限元模拟和理论分析研究等方法对泡沫铝/环氧树脂复合材料的压缩行为进行了研究。结果表明:泡沫铝/环氧树脂复合材料压缩 行为取决于泡沫铝的结构参数和填充材料的性能参数及载荷应变率。与泡沫铝相比泡沫铝/环氧树脂复合材料强度和刚度均有一定的提高,其中以渗入环 氧树脂纳米蒙脱土的复合材料为最佳。泡沫铝/环氧树脂类复合材料在压缩载荷的作用下,其微观变形机制与泡沫铝相比略有改变,在准静态压缩的情况 下,应力-应变曲线仍大致满足多孔材料的三阶段特征,但压缩开始时的弹性阶段,该材料的应力-应变曲线的斜率(即有效弹性模量)及平台阶段的坪应 力均有一定提高,提高的程度依填充材料的性能的不同而不同;而在动态压缩的情况下,只表现出线弹性阶段和屈服平台2阶段,而没有致密化阶段,且 塑性平台区比泡沫铝的高且长,尤其是泡沫铝/环氧树脂纳米蒙脱土复合材料。泡沫铝几何参数对其环氧树脂类复合材料压缩力学行为的影响规律类似于 对泡沫铝的:相对密度越大,有效弹性模量和屈服平台阶段的坪应力越大;孔径对应力-应变曲线的影响受应变率的制约,对静态压缩,几乎无影响,对 动态压缩有影响。在相同的应变率下,泡沫铝复合材料的压缩坪应力随孔径的增大而升高。应变率越高,升高得越多。有限元模拟方法是研究泡沫铝及 其环氧树脂复合材料力学行为的一种省时、省力、低成本且较为可靠的研究方法。 根据网络交织复合材料细观力学胞元方法,对泡沫铝及其环氧树脂复合材料的压缩行为进行了理论分析,建立了该材料的有效弹性模量预测模型和 弹塑性本构关系框架。采用复合材料的“混合率”和“协同效应”建立了泡沫铝/环氧树脂复合材料的压缩坪应力的数学模型。通过所建立的模型与实验 结果和有限元模拟结果的比较,证明所建模型的正确性。 综合运用实验研究、理论分析研究方法对泡沫铝及其环氧树脂复合材料的阻尼的机理、影响因素进行了研究,并尝试建立了泡沫铝/环氧树脂复合材 料阻尼的半定量化数学模型,该模型可对材料的阻尼变化规律做出合理地解释。研究表明,在泡沫铝孔隙中渗入环氧树脂特别是环氧树脂纳米蒙脱土 ,可进一步提高材料的阻尼性能。 以泡沫铝及其环氧树脂复合材料在齿轮阻尼环中的应用为例,较系统地研究该材料在减振降噪方面应用的优越性。 通过理论分析和数值模拟研究,对泡沫铝及其环氧树脂复合材料填充金属园管压缩力学行为进行了系统地研究,建立了考虑管与填充物相互作用的 泡沫铝填充圆管的压缩吸能特性理论模型。在此基础上对泡沫铝/环氧树脂复合材料填充金属园管压缩吸能性进行了预见。研究结果表明:泡沫铝/环氧 树脂复合材料填充圆管的吸能性优于泡沫铝填充圆管的吸能性,更优于金属空心圆管的吸能性。 系统研究了泡沫铝及其环氧树脂复合材料在汽车保险杠中的应用,结果表明泡沫铝填充圆管特别是泡沫铝高分子复合材料填充圆管制造的汽车保险 杠可设计性强,有利于汽车向轻质量、小体积、低能耗、安全和环保等方向发展,泡沫铝/环氧树脂复合材料在吸能缓冲应用领域具有更大的潜能。

4.期刊论文 徐雷.汤玉斐.张蕾.XU Lei.TANG Yu-fei.ZHANG Lei 三维网状Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及其性 能研究 -西安理工大学学报2009,25(2)

采用有机泡沫浸渍法制备Al2O3多孔陶瓷,然后用无压渗透技术将环氧树脂与Al2O3多孔陶瓷复合,得到三维网状Al2O3 /环氧树脂材料.观察了复合材 料的表面形貌,研究了Al2O3含量对抗磨损性能和弯曲强度的影响,并与Al2O3颗粒增强环氧树脂复合材料进行了性能对比.结果表明,Al2O3的体积含量为 31%时,Al2O3三维网状/环氧树脂复合材料的弯曲强度最高,达59.53 MPa,抗磨损性能较环氧树脂提高了55.8%,与Al2O3颗粒增强环氧树脂复合材料相比,其 单位面积磨损29%,而弯曲强度低12.4%.

5.期刊论文 胡幼华.高辉.阎逢元.刘维民.齐陈泽 纳米ZnO/环氧树脂复合材料的力学性能和摩擦学性能 -摩擦学学 报2003,23(3)
在超声波作用下,利用偶联剂将ZnO纳米微粒同环氧树脂进行复合,制备了纳米ZnO/环氧树脂复合材料,用M-2000型摩擦磨损试验机评价了复合材料在 干摩擦条件下同不锈钢对摩时的摩擦学性能,测定了复合材料的力学性能,并用正电子湮没寿命技术(PALT)分析了试样的微观结构.结果表明:纳米ZnO/环 氧树脂复合材料的耐磨性优于环氧树脂;当纳米ZnO的质量分数为10%时,复合材料的磨损率最小,仅为环氧树脂的15%,且摩擦系数也有所降低;摩擦后复合 材料试样的自由体积孔穴尺寸有所增大,而且随着ZnO含量的增加,自由体积孔穴尺寸呈增大趋势.

6.学位论文 王翔 环氧树脂基结构阻尼复合材料的制备及性能研究 2008
结构阻尼复合材料不仅具有高的刚度,而且具有较高的阻尼容量。它是近年来发展起来的先进复合材料,其应用范围广泛,涉及到航天航空、机械 动力、交通运输、电力电子、军工以及仪器仪表工业等领域,对于国家经济的发展和减少振动噪音,提高人们的生活质量起到重要的作用。通过材料的 复合化,制备强度、刚度和阻尼性能俱佳的结构阻尼复合材料成为阻尼材料的发展方向。 为实现结构与功能的一体化,需要对复合材料结构进行整体设计。本文从阻尼材料研究出发,对通用型环氧树脂进行改性,制得高阻尼宽温域的环 氧树脂粘弹性材料。并以此为基体,制备环氧树脂基阻尼复合材料。通过铺层设计,将其与环氧树脂基结构复合材料进行复合,制备高强度高模量及高 阻尼性的环氧树脂基复合材料。 这种将阻尼复合材料与结构复合材料“复合化”的思路,由阻尼复合材料提供阻尼性能,结构复合材料保证结构强度,以达到静态力学性能与动态 力学性能的平衡,实现高强度与高阻尼的有机结合。 遵循这种思路,本文就相关材料的制备及性能开展了研究。在阻尼层用高阻尼环氧树脂基体制备方面,通过选用各类柔性固化剂固化环氧树脂,并 采用环氧树脂体系共混的方法,制得了室温高阻尼宽温域环氧类粘弹性阻尼材料。研究了其阻尼性能的各项影响因素。 研究表明,当环氧树脂固化物结构中含有苯环等刚性基团时,其力学损耗因子较低。而只含有柔性链段的固化物体系的损耗因子较高;交联密度对 阻尼性能也有明显的影响。采用相同的树脂体系,若固化物交联密度高,则其损耗因子温度谱中阻尼峰面积小,表明其耗散能量的能力低。而随着交联 密度降低,在一定范围内,其温度谱中阻尼峰面积增大,阻尼峰高度、宽度均增加;体系中柔性链段的含量对固化物的阻尼性能也有影响。表现为在相 同的树脂体系中,当柔性链段含量增加时,其温度谱中阻尼峰的宽度增加,使材料的有效阻尼温度范围增大。 在分析各种因素对固化物阻尼性能影响的规律后,本文采用聚合物共混的方法,使用聚醚胺D400/D2000混合固化剂固化CYD-128与XY678环氧树脂混 合体系,其固化物最大损耗因子达到了1.89,玻璃化转变温度为14.3℃,且有效阻尼温度范围提高到了47.7℃,在3.87℃—51.6℃范围内均有较高的损 耗因子,是常温下高阻尼宽温域的环氧类粘弹性阻尼材料。 为得到阻尼性能及力学性能较好的阻尼复合材料作为阻尼层,对阻尼复合材料进行了设计,采用不同种类及形式的增强材料及将一系列具有不同玻 璃化转变温度和阻尼温度范围的阻尼树脂作为基体得到的梯度阻尼复合材料作为阻尼层;比较各种因素对阻尼复合材料阻尼性能及力学性能的影响。 研究表明,采用环氧树脂粘弹性阻尼材料作为基体,以玻璃纤维布为增强材料,在常温下(25℃)的损耗因子可达到0.450,是普通环氧树脂复合材料 损耗因子的12.8倍。 增强纤维的种类对复合材料的损耗因子有影响,采用单向碳纤维布作为增强材料,其复合材料的损耗因子高于玻璃纤维布增强复合材料的损耗因子 。增强材料的形式对复合材料的损耗因子也有影响,短切纤维毡比纤维布更有利于提高复合材料的损耗因子。混合铺层方式由于增加了界面,对复合材 料的阻尼性能提高有一定帮助。采用单向碳纤维布/短切玻璃纤维毡/单向碳纤维布的铺层方式,得到的阻尼复合材料的损耗因子达到1.03,对应峰值温 度为27.8℃;有效阻尼范围为16.7℃。 将具有不同玻璃化转变温度和阻尼温度范围的阻尼树脂作为基体制备的梯度阻尼复合材料,可有效扩展阻尼温度范围。使用预浸渍工艺,在纤维表 面由柔性到刚性的方式形成梯度阻尼,可有效扩展体系的阻尼温度范围,其有效阻尼温度范围从26.4-90.8℃,达到了64.4℃,损耗因子最大值为 0.707。 将制备的阻尼及力学性能均较好的环氧树脂阻尼复合材料作为阻尼层,还需要将其与结构层有效的结合。在结构阻尼复合材料的成型方式研究上 ,本文比较了两种工艺,一种是将阻尼层复合材料制备成预浸料,然后采用叠层共固化的方式成型。另一种是将其与结构层的增强材料一起通过真空灌 注成型工艺成型。这两种成型工艺均能制备出整体性能好的环氧树脂结构阻尼材料。相比普通环氧树脂基复合材料,叠层共固化环氧树脂结构阻尼复合 材料的阻尼比为3.67%,提高了299%,弯曲强度为281MPa,达到了结构材料的强度要求。而通过真空灌注成型方式制得的结构阻尼复合材料的整体性更 好,阻尼比可达到3.71%,弯曲强度达到378MPa。 本文根据结构阻尼复合材料的结构特点,通过改变阻尼层的种类、数量、位置来调节结构阻尼复合材料的力学强度及阻尼性能,为结构阻尼复合材 料的设计及制备提供了一种有效的手段。

7.会议论文 赵斌.饶保林 导热绝缘纳米Al203环氧树脂复合材料的研究 2008
采用直接分散法制备了不同含量的纳米Al203/环氧树脂复合材料。研究了复合材料的电绝缘性能和导热性能。结果表明:随着Al203含量的增加,复合 材料常态下的体积电阻率先增大后减小。当Al203含量为2.5%时,复合材料的体积电阻率达到最大值,是纯环氧树脂的3.5倍,加入一定量的纳米Al203可 以有效改善水对环氧体系电绝缘性的影响。 复合材料的导热系数随着Al203含量的增加而增大,Al203含量大于10%,Al203/环氧树脂复合材料的导热系数增大明显。当纳米Al203含量不大于 10%(wt)时,复合材料的导热系数的实验值与Bruggeman模型的理论值基本一致。当Al203含量增大到15%时,复合材料体系中的填料形成了一定的导热网 链,复合材料的导热系数大于理论值。

8.期刊论文 王国建.郭建龙.屈泽华.WANG Jian-guo.GUO Jian-long.QU Ze-hua 碳纳米管/环氧树脂复合材料力学 性能影响因素的研究 -玻璃钢/复合材料2007,""(4)
本文研究了碳纳米管在环氧树脂中的分散方式及碳纳米管长度对环氧树脂复合材料力学性能的影响,并对单壁与多壁碳纳米管分别制备的环氧树脂复 合材料的力学性能进行了分析探讨.本实验条件如下:搅拌时间为8h时复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别可比1h时增加41%、22%和38%;超声 波处理时间为4h时复合材料的冲击强度、拉伸强度和弯曲强度分别可比处理1h时增加143%、30%和45%,但超声波处理时间不宜过长,否则会破坏碳纳米管 表面,导致性能下降.短碳纳米管在环氧树脂中的分散性较好,对环氧树脂复合材料的增强效果较好.长碳纳米管对提高复合材料的韧性有利.与长度为 50μm时相比,碳纳米管长度为2μm时制备的环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度高49.2%和45.3%,但断裂伸长率低33%.与单壁碳纳米管相比,多壁碳 纳米管与环氧树脂的界面结合力更好,更适于做环氧树脂增韧材料.相同实验条件下多壁碳纳米管/环氧树脂复合材料的冲击强度、断裂伸长率和拉伸强度 较单壁碳纳米管/环氧树脂复合材料可分别提高31%、24%和28%.

9.学位论文 管艾荣 超细ZrW<,2>O<,8>/AlN/环氧树脂复合材料的制备与性能研究 2009
本文采用最新发现的具有优异负热膨胀特性的ZrW2Os材料和高导热AlN材料作为增强相,与E-51型环氧树脂复合,制备了ZrW2O8/环氧树脂、AlN/环 氧树脂和ZrW2O8/AlN/环氧树脂复合材料,并对其力学性能、热性能及电性能进行了研究。 采用固相分步法合成ZrW208粉体。SEM、XRD及变温XRD分析表明,ZrW2O8粉体纯度高,粒径介于0.5-1μm之间,在20℃~700℃区间平均线膨胀系数 为-5.33×10-6/K,具有负热膨胀效应。 分别加入ZrW2O8粉体和AlN粉体作增强相,ZrW2O8/环氧树脂和AlN/环氧树脂复合材料的冲击韧度和拉伸强度均得到提高,并且线膨胀系数随着增强 相加入量增大而减小。其中ω(ZrW2O8):ω(E-51)=16:100,ZrW2O8/环氧树脂复合材料的力学性能最优,冲击韧度和拉伸强度分别为16.13kJ/m2和 55.86Mpa;ω(ZrW2O8):ω(E-51)=20:100,其线膨胀系数为3.5971×10-5/K。当ω(AlN):ω(E-51)=15:100,AlN/环氧树脂复合材料的综合力学性能 最优,冲击韧度和拉伸强度分别为13.47kJ/m2a和50.64MP;ω(AlN):ω(E-51)=20:100,其线膨胀系数为3.6336×10-5/K。两种复合材料增强相对洛氏

硬度的影响不大。 ZrW2O8/环氧树脂复合材料的玻璃化温度在124℃~129℃之间,其介电常数和介质损耗较环氧固化物均有所降低:ω(ZrW2O8):ω(E-51)=12:100时 复合材料吸水率最低。AlN/环氧树脂复合材料在ω(AlN):ω(E-51)=3:100时玻璃化温度最高,为137.4℃;随AlN加入量增大,复合材料介电常数在 5.2015~5.7973之间波动;相比纯环氧固化物,复合材料的介质损耗大大降低;在玻璃化温度以下AlN/环氧树脂复合材料具有良好的绝缘性能 ;ω(AlN):ω(E-51)=20:100时,复合材料吸水率最低。 选取ZrW2O8与AlN最佳总加入量为15wt%,改变ZrW2O8与AlN的配比,制备ZrW2Os/AlN/环氧树脂复合材料。随着ZrW2O8含量增大及AlN含量减小,复 合材料的冲击韧度增大,拉伸强度在50-56Mpa之间,线膨胀系数呈下降趋势。ω(ZrW2Os):ω(AlN)=12:3时,复合材料的冲击韧度和拉伸强度分别为 15.44kJ/m2和55.3Mpa,其线膨胀系数为3.4999×10-55/K,均为最佳性能。随着ZrW2O8含量增大及AlN含量减小,复合材料介电常数增大,介电损耗在 0.01以下,室温下电阻率大于8.7×107Ω·m。相比纯环氧固化物,加入ZrW2O8和AlN,复合材料的导热系数有所增大,复合材料的导热系数受基体和不 同增强相含量的共同影响。

10.会议论文 刘原.聚合物基复合材料和功能材料教育部重点实验室(广州).容敏智.聚合物基复合材料和功能材料 教育部重点实验室(广州).章明秋.聚合物基复合材料和功能材料教育部重点实验室(广州).曾汉民.聚合物基复合材 料和功能材料教育部重点实验室(广州) 单向连续剑麻纤维/环氧树脂复合材料的力学性能研究 2000
本文研究了单向连续剑麻纤维/环氧树脂复合材料的力学性能,其中纤维为为未处理、碱处理和潮湿空气处理三种情况.研究表明,当剑麻/环氧树脂复 合材料在纤维体积含量为30℅-70℅时,复合材料的拉抻强度及模量均符合混合律公式.用碱处理剑麻纤维后,能有效提高树脂对纤维的浸润性能和改变纤 维本身原纤间区域的性质,使复合材料的各项性能均有所提高.当剑麻在潮湿空气中露置以后,其吸收的水份显著地影响由其所制成的复合材料的界面粘结 ,致使材料的拉伸强度下降,但断裂功却有明显的提高.

引证文献(2条) 1.张洪峰.尚磊.钟艳莉 座舱边缘连接用改性丙烯酸酯胶黏剂的性能研究[期刊论文]-化学与黏合 2006(4) 2.张洪峰.厉蕾 氧化-还原固化体系对丙烯酸酯胶粘剂固化反应影响的研究[期刊论文]-航空材料学报 2006(3)

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