EP-OMMT納米改性基體GFRP的研制及耐久性研究.pdf

1、鋼筋在碳化、氯離子等作用下發(fā)生銹蝕，從而引起鋼筋混凝土性能的退化是許多國家所要面對和解決的一個(gè)重要問題?，F(xiàn)有研究表明：聚合物/納米復(fù)合材料可以作為高性能涂料或是用纖維增強(qiáng)材料和聚合物組成的復(fù)合材料（FRP）來代替鋼筋從而提高混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性能。雖然FRP復(fù)合材料具有比較優(yōu)越的耐外界侵蝕能力，但在一些強(qiáng)腐蝕環(huán)境中（如酸、堿、高溫潮濕等），其耐久性的問題同樣面臨著不同程度侵蝕的考驗(yàn)，尤其是產(chǎn)量巨大、價(jià)格低廉的玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（GFRP

2、）。
　　因此，為了拓展普通纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）在土木工程的應(yīng)用，本研究將嘗試引入納米改性技術(shù)對FRP的樹脂基體進(jìn)行改良，使其高溫穩(wěn)定性、耐堿環(huán)境、抗?jié)B透性等耐久性能得到不同程度的改善。具體研究成果可歸納為以下幾點(diǎn)：
　?。?）采用原位插層聚合法制備出環(huán)氧樹脂/有機(jī)蒙脫土（EP/OMMT）納米復(fù)合材料。X-射線衍射分析（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）微觀表征試驗(yàn)結(jié)果表明，制備的EP/OMMT納米復(fù)合材料表現(xiàn)出良好的

3、插層效果，甚至達(dá)到完全剝離的理想狀態(tài)；通過紅外光譜分析（FTIR）技術(shù)，證明了 EP/OMMT納米復(fù)合材料沒有新的官能團(tuán)產(chǎn)生，所以兩者并沒有反應(yīng)作用；而熱動力學(xué)分析（DMA）結(jié)果表明：在聚合物中加入適量（約1~3wt％）的黏土粉體，其熱動力特性和熱穩(wěn)定特性得到提高，但當(dāng)黏土粉體的加入量過高時(shí)，反而得到相反的結(jié)果。
　?。?）力學(xué)性能研究發(fā)現(xiàn)，與純環(huán)氧樹脂相比，隨著黏土粉體的摻入，EP/OMMT納米復(fù)合材料的拉伸、彎曲等力學(xué)性能（強(qiáng)

4、度和相關(guān)模量指標(biāo)）均有所提高。但當(dāng)黏土粉體摻量超過2wt%后，納米復(fù)合材料的拉伸和彎曲強(qiáng)度則呈下降趨勢，甚至可能低于純環(huán)氧樹脂的相關(guān)力學(xué)指標(biāo)，這在彎曲強(qiáng)度表現(xiàn)得尤為明顯。而過量黏土粉體的摻入則對拉伸模量和彎曲模量的影響各異，拉伸模量達(dá)到最大值后基本穩(wěn)定發(fā)展，而彎曲模量則呈明顯的下降發(fā)展。隨著黏土粉體摻量超過2wt%時(shí)，“富余”的黏土粉體在樹脂基體中發(fā)生局部團(tuán)聚現(xiàn)象，容易引起樹脂內(nèi)部的局部應(yīng)力集中，從而使其力學(xué)性能下降。
　　（3）