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《高性能環(huán)氧樹脂基復合材料的研究進展_余勱拓.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、Thesis論文選粹高性能環(huán)氧樹脂基復合材料的研究進展【摘要】環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的力學性能、耐腐蝕、易加工等特點，應用領域非常廣闊，但其具有較大的脆性、較弱的耐沖擊性等缺點，限制了其進一步的發(fā)展。近年來，高性能環(huán)氧樹脂基復合材料成為了學者們的熱點研究課題。本文從環(huán)氧樹脂的增韌、耐熱、增強三個方面對高性能環(huán)氧樹脂基復合材料的現(xiàn)狀進行了闡述，其中增韌方面重點介紹了橡膠增韌、石家莊鐵道大學材料科學與工程學院，河北省交通工程材料重點實驗室︵河北石家莊熱塑性樹脂增韌、超支化聚合物增韌、含柔性鏈段固化劑增韌、互穿網(wǎng)絡聚合物
2、增韌、納米填料增韌、熱致液晶聚合物增韌等方法；耐熱方面重點余勱拓介紹了增加基材官能度、引入耐熱剛性基團、有機硅改性、POSS改性等方法；增強方面重點介紹了碳纖維增強、玻璃纖維增強、碳納米管增強、,趙永克其他纖維增強等方法。最后對目前存在的問題和未來的發(fā)展方向進行了展望。,賈凡凡【關(guān)鍵詞】環(huán)氧樹脂；復合材料；高強；耐熱；高韌,張寒引言環(huán)氧樹脂(EP)是指分子結(jié)構(gòu)含有兩個或兩個以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機化合物為骨架，并能通過環(huán)氧基團與固化劑發(fā)生交[1]聯(lián)反應形成熱固性產(chǎn)物的高分子低聚物。EP種類繁
3、多，可以大致分為如下幾類：縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯型環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺型環(huán)氧樹脂、脂環(huán)族環(huán)氧樹脂和線狀脂肪族環(huán)氧樹脂等。在品類繁多的EP中，最具有代表性，同時也是目前市場上應用最為廣泛的是雙酚A縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂(DGEBA)。EP作為一種熱固性樹脂，具有良好的粘結(jié)性、穩(wěn)定性、耐熱性、力學性能，且固化收縮率小、成本低廉。由于EP具備諸多優(yōu)異的性能，被廣泛應用于涂料、膠黏劑、輕工、建筑、機械、航天航空、電子電氣、絕緣材料及其他先進復合材料等各個領域。然而，由于其固化后交聯(lián)密度高、內(nèi)應力大、質(zhì)脆、耐沖
4、擊性和耐疲勞性差，而且其耐候性差、表面能高，導致其剝離強度、剪切強度較差，因而050043大大限制了它在一些高技術(shù)領域的應用。近年來，隨著社會的發(fā)展和科技的進步，如何對EP進行改性使其擁有更高的性能和更低廉的成本，以滿︶足市場的不同需求，已成為國內(nèi)外研究的熱點。1環(huán)氧樹脂的增韌改性EP雖然在力學性能、粘結(jié)性等方面有較為突出的優(yōu)勢，但其質(zhì)脆、*耐疲勞性差的缺陷，使得它在工程技術(shù)領域中的使用受到局限。因此，有關(guān)EP增韌改性的方法研究是國內(nèi)外專家學者研究的重要課題之一。目前，*基金項目：國家級大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃
5、項目，項目編號：201510107023；河北省高校重點學科建設項目。中國粉體工業(yè)2016No.17提高EP韌性的方法有橡膠彈性體增韌、樹脂的的Tg為170℃，比未改性樹脂韌性達最大值。這是由于基體局部的熱塑性樹脂增韌、超支化聚合物增韌、提高了約20℃。塑性變形和分散的PEEKM粒子產(chǎn)生[5]含柔性鏈段固化劑增韌、互穿網(wǎng)絡聚合Francis利用自制的側(cè)甲基取了裂紋偏轉(zhuǎn)、裂紋錨釘和裂紋橋聯(lián)效物增韌、納米粒子增韌、熱致液晶聚合代聚醚醚酮(PEEKM)對DGEBA/應所致。物增韌等。DDS體系進行增韌。研究結(jié)果表明
6、，1.3超支化聚合物增韌1.1橡膠增韌PEEKM的加入使增韌體系的交聯(lián)密度超支化聚合物(HBP)具有高溶解用橡膠對EP改性，可以降低內(nèi)應降低，但明顯提高了體系的斷裂韌性，度、低粘度和高化學反應活性等優(yōu)點，力，提高耐水、耐候性，其主要通過調(diào)當PEEKM質(zhì)量分數(shù)為15%時，斷裂由其與環(huán)氧樹脂共混可以大大提高環(huán)氧節(jié)兩者的溶解度參數(shù)，控制凝膠化過程中相分離所形成的海島結(jié)構(gòu)，以分散相存在的橡膠粒子就可以起到中止裂紋、分枝裂紋、誘導剪切變形的作用，從而[2]提高環(huán)氧樹脂的韌性。[3]Shukla等將不同濃度的液體端羧基聚
7、丁二烯(CTPB)與環(huán)氧樹脂進行共混，對環(huán)氧樹脂進行增韌改性。二者共混后的SEM圖如圖1所示，可以看到橡膠顆粒分散于樹脂基體。研究結(jié)果表明：不同濃度的CTPB均可顯著改善環(huán)氧樹脂體系的沖擊強度；當w(CTPB)=15%時，改性環(huán)氧樹脂體系的沖擊強度達到最大值。1.2熱塑性樹脂增韌圖1(a)：純CTPB與EP共混；(b)：w(CTPB)=5%；(c)：w(CTPB）=15%；[3]在航空航天等某些領域中，除了(d)：w(CTPB)=25%的SEM圖對環(huán)氧樹脂韌性上有一定的要求以外，對于環(huán)氧樹脂的耐溫性和模量的要
8、求也是極高的。熱塑性樹脂具有韌性高、強度高和耐熱性好的特點，以此作為增韌劑可以在增韌環(huán)氧樹脂的同時保持樹脂的模量與耐熱性能不降低。目前，采用較多的熱塑性樹脂主要有聚醚砜(PES）、聚碳酸酯(PC)、聚砜(PSF)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚醚酮(PEEK)、聚醚酮(PEK)和聚苯醚(PPE)等。[4]Mimura等研究了EP/PES體系的相態(tài)對熱力學和機械性能的影響，發(fā)現(xiàn)當加入10%的PES，體系呈
