聚合物空心微球填充環(huán)氧輕質(zhì)復(fù)合材料的制備與表征.pdf

1、傳統(tǒng)的泡沫塑料密度較低，但是存在強(qiáng)度差，且化學(xué)發(fā)泡成型過程難以控制等缺陷。本論文分別用兩種聚合物空心微球?qū)Νh(huán)氧樹脂基體進(jìn)行填充，制備了密度可達(dá)0.535g/cm3、機(jī)械性能良好的聚合物基復(fù)合泡沫塑料，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)泡沫塑料的不足，能在對密度和強(qiáng)度都有要求的場合應(yīng)用。 實驗研究了酚醛空心微球體積分?jǐn)?shù)(Vf)、微球粒徑、固化劑種類、活性稀釋劑和增韌劑對復(fù)合泡沫塑料機(jī)械性能的影響，并探討了材料破壞的機(jī)理。實驗結(jié)果表明：隨著空心微球填充量的

2、增大，材料的拉伸強(qiáng)度、拉伸模量、彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度都呈逐漸下降的趨勢；隨著微球粒徑增大，制備得到的材料密度降低，但其機(jī)械性能下降；活性稀釋劑能有效降低體系的粘度，且當(dāng)其用量phr＜20時，對材料的機(jī)械性能影響不大。 實驗發(fā)現(xiàn)隨著Vf的增大，材料的密度呈直線下降趨勢，伴隨著體系內(nèi)部空氣泡的增多；材料的實際密度值與理論密度值略有偏差；制備工藝對材料的密度和空氣泡含量有一定影響。 通過SEM觀察材料斷面可

3、以發(fā)現(xiàn)：制備得到的復(fù)合泡沫塑料是含有基體樹脂、空心微球和空氣泡的三相結(jié)構(gòu)；當(dāng)Vf＜30％時，材料的破壞可以認(rèn)為是基體與微球界面處的斷裂而導(dǎo)致；當(dāng)Vf＞30％時，材料的破壞主要是由于大量的微球互相堆積，造成微球與基體樹脂粘合性下降等多方面原因共同作用的結(jié)果所導(dǎo)致。 實驗制備得到了VDC-AN-St三元共聚物多泡孔結(jié)構(gòu)的空心微球，并對環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充，發(fā)現(xiàn)與單泡孔的酚醛微球填充結(jié)果略有不同：當(dāng)質(zhì)量分?jǐn)?shù)Mf＜5％時，隨著Mf的增大，材

4、料彎曲強(qiáng)度、彎曲斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度變化不大，彎曲強(qiáng)度、彎曲斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度有增大趨勢；當(dāng)Mf＞5％時，隨著Mf的增大，材料彎曲強(qiáng)度、彎曲斷裂伸長率和沖擊強(qiáng)度均減小。 確定了實驗的固化劑為B/EMI-2,4復(fù)合固化體系，由DSC結(jié)果用外推法確定了固化工藝。分別用Kissinger方法和Flynn-Wall-Ozawa方法計算固化反應(yīng)的表觀活化能和反應(yīng)級數(shù)。DSC的研究表明：在EMI-2,4/環(huán)氧樹脂體系中加入B，體系的固化放

5、熱溫度和時間大大提前；隨著升溫速率的增加，體系固化的初始溫度Ti、峰值溫度Tp和終止溫度Tf依次向高溫方向移動，放熱總能量也增大。 實驗用端羧基丁腈橡膠(CTBN)和雙酚A對環(huán)氧樹脂體系進(jìn)行了增韌研究，發(fā)現(xiàn)：CTBN增韌環(huán)氧樹脂能在一定程度上提高材料的沖擊韌性，但是壓縮強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和模量下降較多；采用先進(jìn)行預(yù)聚反應(yīng)的方式能提高CTBN對環(huán)氧樹脂的增韌效果；CTBN/雙酚A改性能大幅度提高材料的沖擊韌性和斷裂伸長率，同時其他性能