環(huán)氧樹脂減摩耐磨復合材料涂層的結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、本論文以提高環(huán)氧樹脂涂層的耐磨性為目標，以改性的納米SiO<,2>粒子、短碳纖維和石墨為填料，研究了不同填料對涂層耐磨性的影響，同時對復合材料的其它性能如彎曲性能、動態(tài)力學性能以及涂層的硬度和粗糙度進行了分析，對其摩擦磨損機理進行了初步探討。 為了改善納米粒子在環(huán)氧樹脂基體中的分散性，提高無機粒子與基體的界面結(jié)合力，選擇馬來酸酐和苯乙烯單體在粒子表面進行接枝改性。在固化劑2-乙基-4-甲基咪唑的催化作用下，粒子表面的酸酐基團能與

2、環(huán)氧基團進行反應，增強粒子與基體之間的界面粘結(jié)。 本論文系統(tǒng)研究了各種聚合條件(引發(fā)劑濃度、單體加入量的比例、反應溫度以及溶劑極性)對接枝效果的影響，認為體系中馬來酸酐、苯乙烯接枝到粒子表面的反應與它們共聚的反應是一對競爭反應，環(huán)己酮極性溶劑可能主要分布在SiO<,2>-KH570粒子周圍，馬來酸酐易溶于環(huán)己酮中，所以更容易分布在粒子周圍，影響馬來酸酐和苯乙烯在粒子表面的接枝。 改性粒子與環(huán)氧樹脂在固化條件下基本不發(fā)生反

3、應，而固化劑2-乙基-4-甲基咪唑使得改性粒子上的酸酐開環(huán)生成羧酸；固化動力學分析表明：納米粒子表面的羥基對環(huán)氧樹脂的固化起促進作用；與未改性的粒子相比，填充SiO<,2>-SMA粒子的固化體系的粘度較低，所以固化起始溫度較低，但反應活化能較高。 涂層的摩擦磨損性能研究表明，在環(huán)氧樹脂中加入納米SiO<,2>粒子后，粒子的存在抑制了裂紋的發(fā)展，減弱了材料的破壞；由于SiO<,2>粒子或烷基化處理的SiO<,>2粒子在基體中的分散

4、性以及界面作用較差，所以含量提高時，耐磨性變差；SiO<,2>-SMA粒子填充體系摩擦過程中，在表面形成片層結(jié)構(gòu)，有效降低了材料的磨損量。增加SiO<,2>-SMA粒子的填充量，復合體系磨損量變化較小；在填充SiO<,2>-SMA粒子的體系中加入短碳纖維后，環(huán)氧樹脂耐磨性得到進一步提高，這是由于涂層中橫向排布的碳纖維的增強以及潤滑作用，降低了砂輪對涂層的碾壓和刮擦，纖維附近的片層結(jié)構(gòu)不完整不利于耐磨性的提高；石墨的加入有利于片層結(jié)構(gòu)的形