球殼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、近年來海洋工程、航天航空等各個領(lǐng)域的快速發(fā)展，對于輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料性能的要求也越來越高。目前國內(nèi)外通常采用玻璃微珠填充樹脂制備輕質(zhì)復(fù)合材料，通過改變填加玻璃微珠的體積分?jǐn)?shù)，調(diào)整復(fù)合材料的密度與強(qiáng)度，但在約定強(qiáng)度的條件下，密度降低幅度不大。因此，開展球殼結(jié)構(gòu)填充玻璃微珠/環(huán)氧樹脂復(fù)配體系的研究，對進(jìn)一步提高輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料的比強(qiáng)度具有重要工程意義。
　　本文以自行配制的低粘度ES-1環(huán)氧樹脂為基體，甲基四氫苯酐和2-乙基-4-甲

2、基咪唑?yàn)楣袒瘎?，玻璃微珠及球殼結(jié)構(gòu)為輕質(zhì)填料，將質(zhì)量份數(shù)分別為10wt％、15wt%、20wt%和25wt%的玻璃微珠與低粘度環(huán)氧樹脂固化體系混合，對預(yù)制料粘度和固化后澆注體密度及力學(xué)性能進(jìn)行評價，綜合其性能變化與制備工藝可行性，優(yōu)化出預(yù)混料中玻璃微珠的最佳配比作為復(fù)配基體，并進(jìn)一步與球殼結(jié)構(gòu)復(fù)合，制備球殼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料，分析不同球殼直徑及壁厚對輕質(zhì)復(fù)合材料性能的影響關(guān)系。
　　研究結(jié)果表明，在玻璃微珠填充低粘度環(huán)氧樹脂預(yù)

3、混料中，隨著玻璃微珠填量的增加，預(yù)混料的粘度增加，澆注體的密度、壓縮性能、彎曲性能和拉伸性能均呈下降趨勢。當(dāng)玻璃微珠填量為15wt%時，玻璃微珠填充低粘度環(huán)氧樹脂預(yù)混料的粘度適中，粘度為5578mPa·s，密度為0.91g/cm3，比壓縮強(qiáng)度為117960N·m/kg，比彎曲強(qiáng)度為55246 N·m/kg，比拉伸強(qiáng)度為31250 N·m/kg，適合作為球殼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料的復(fù)配體系。通過對壓縮斷口微觀形貌觀察表明，玻璃微珠填量的增

4、加導(dǎo)致澆注體內(nèi)部玻璃微珠之間的低粘度環(huán)氧樹脂固化體系層變薄，玻璃微珠受剪切破壞或低粘度環(huán)氧樹脂固化體系與玻璃微珠間的脫粘，使得澆注體的力學(xué)性能有所下降。
　　在固定體積的模具中，依據(jù)最緊密堆積原則填充球殼結(jié)構(gòu)，將玻璃微珠填充低粘度環(huán)氧樹脂預(yù)混料真空澆筑至含球殼結(jié)構(gòu)的模具中，在一定的固化工藝條件下，得到球殼結(jié)構(gòu)輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料。分析不同直徑及壁厚的球殼結(jié)構(gòu)對輕質(zhì)樹脂基復(fù)合材料密度和壓縮性能的影響關(guān)系。研究結(jié)果表明，填充球殼結(jié)構(gòu)直徑