納米SiO_2對EP_國產(chǎn)芳綸_纖維復合材料性能的影響.pdf

《納米SiO_2對EP_國產(chǎn)芳綸_纖維復合材料性能的影響.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、張淑慧,等:納米SiO2對EP/國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維復合材料性能的影響9納米SiO2對EP/國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維復合材料性能的影響張淑慧梁國正崔紅張煒王斌(西北工業(yè)大學理學院應用化學系,西安710072)(西安航天復合材料研究所,西安710025)摘要選擇納米SiO2作為增強材料改性環(huán)氧樹脂(EP)基體,與國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維纏繞成復合材料。研究了不同含量的納米SiO2對EP基體拉伸性能和沖擊性能的影響;通過NOL環(huán)復合材料剪切強度測試和纖維纏繞a150mm容器水壓爆破實驗,研究了不同含量納米SiO2對EP/國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維復合材料層

2、間剪切強度和纖維強度轉(zhuǎn)化率的影響。結(jié)果表明,EP基體中納米SiO2質(zhì)量分數(shù)為3%時,對基體拉伸和沖擊性能均有顯著改善,拉伸強度和沖擊強度分別提高28.8%和22.6%,EP/國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維復合材料的層間剪切強度達到最大值,比未改性配方高出約56.8%;a150mm容器水壓爆破結(jié)果表明,納米SiO2的加入使纖維強度轉(zhuǎn)化率平均提高7%以上。關(guān)鍵詞納米SiO2環(huán)氧樹脂芳綸纖維復合材料改性層間剪切強度纖維強度轉(zhuǎn)化率“十五”期間,我國自行研制開發(fā)的一種新型芳機電制造有限公司;香族共聚酰胺纖維———國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維,已基本攻小型

3、臥式纏繞機:DSC-1型,哈爾濱玻璃鋼研克纖維生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)。該纖維拉伸強度高,可達究所;4230MPa,將被用來取代F-12芳綸纖維作為我國立式纏繞機:LC-800型,哈爾濱玻璃鋼研究未來大型固體火箭發(fā)動機復合材料殼體的主體材所;料。我國發(fā)動機殼體材料主要以環(huán)氧樹脂(EP)為電子萬能材料試驗機:ESS-10T-S型,日本島基體,采用纖維纏繞工藝技術(shù),而國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維與津公司;EP之間的粘結(jié)性能較差,致使復合材料的層間剪切掃描電子顯微鏡(SEM):S-570型,日本Hita2強度較低,纏繞的殼體纖維強度轉(zhuǎn)化率也較低。

4、因chi公司;此本研究從EP基體改性著手來改善國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖萬能材料試驗機:4505型,英國英斯特朗公司。維與基體之間的界面粘結(jié)性能。剛性無機粒子增強1.3試樣制備增韌聚合物的方法作為一種獲得低成本、高性能改首先將納米SiO2在(110±5)℃烘箱中預烘1h[1-2]性材料的途徑已引起人們的重視。與普通無機以除去水分;然后將兩種EP(E-51、TDE-85)混合粉末粒子相比,納米無機粒子的表面缺陷、非配對原并加熱至100℃左右,加入烘干的納米SiO2,利用高子多,與聚合物發(fā)生物理或化學結(jié)合的可能性大,且剪切混合乳化機

5、攪拌約30min;依次加入計量好的與聚合物基體間有較強的界面結(jié)合,可提高聚合物各種助劑;然后將配制好的膠液倒入丙酮中,備用。承擔載荷的能力,達到增強增韌聚合物的目的。筆最后進行NOL環(huán)(a150mm)和a150mm容器纏繞者采用納米SiO2改性EP,研究了其對基體力學性能成型。NOL環(huán)的制作工藝流程如圖1所示,a150及對EP/國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維復合材料層間剪切性能和mm容器的制作工藝流程如圖2示。容器纖維強度轉(zhuǎn)化率的影響。1實驗部分1.1原材料國產(chǎn)芳綸Ⅲ纖維:中藍集團晨光化工研究院,EP:E-51,無錫樹脂廠;EP:

6、TDE-85,天津津東化工廠;2納米SiO2:經(jīng)表面處理,比表面積640m/g,平均粒徑10nm,浙江舟山明日納米材料有限公司;丙酮:工業(yè)品,西安化學試劑廠。1.2主要設(shè)備及儀器高剪切混合乳化機:BME-100L型,上海威宇收稿日期:200820421710工程塑料應用2008年,第36卷,第7期1.4性能測試集中現(xiàn)象,達到復合材料的應力平衡狀態(tài)。③納米拉伸性能按GB2568-1981測試;沖擊性能按SiO2粒子具有能量傳遞效應。其存在使基體樹脂裂GB2571-1995測試。紋擴展受阻和鈍化,不使裂紋發(fā)展為破壞性開

7、裂。層間剪切性能通過NOL環(huán)制備尺寸為18mm④納米SiO2粒子比表面積大,與基體之間的接觸面×6mm×3mm的試樣,按GB1461-1988測試。積大,材料受沖擊時產(chǎn)生更多的微裂紋和塑性變形,層間剪切強度按式(1)計算:吸收更多的沖擊能,提高增韌效果。當納米SiO2粒3P子含量達到某一臨界值時,粒子之間過于接近,材料ILSS=(1)4bd受沖擊時產(chǎn)生微裂紋和塑性變形太大,發(fā)展成宏觀式中:ILSS為層間剪切強度;P為斷裂強度;b為試應力開裂,造成復合材料性能下降。⑤納米SiO2粒樣寬度;d為試樣厚度。子具有特殊的表

8、面結(jié)構(gòu),表面非配對原子多,與EP環(huán)向纖維強度按GB6058-1985通過殼體水壓發(fā)生物理或化學結(jié)合的可能性大;同時該粒子表面爆破試驗測試,根據(jù)式(2)計算:所含有的大量羥基也使其與EP具有較好的結(jié)合σ=pD(2-tg2α)(2)力,能充分吸附、鍵合,增強粒子與界面的結(jié)合。e4A0rene2.2納米SiO2對復合材料剪切性能的影響式中:σe為殼體環(huán)向纖維強度;