液态丁腈橡胶/环氧树脂复合体系的研究

来源 :广东工业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:baozhuangpms
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本论文通过物理共混的方法利用液态丁腈橡胶(LNBR)作为增韧剂对环氧树脂增韧改性,制备LNBR/EP复合材料。探究了不同固化剂种类、LNBR添加量对LNBR/EP复合材料的力学性能和热稳定性的影响;同时,利用等温DSC法对固化剂和促进剂的用量进行最优化确定,非等温DSC法分析复合材料固化体系的固化动力学,推导动力学方程以及确定最佳固化工艺参数,并利用傅里叶红外光谱研究固化机理。在LNBR对环氧树脂增韧改性前提下,利用无机刚性纳米粒子nSiO2作为增韧剂对环氧树脂进行双组份增韧改性,制备LNBR/nSiO2/EP复合材料。探究nSiO2用量对复合材料的力学性能和热稳定性影响以及双组份增韧的增韧机理。利用经过强酸和硅烷偶联剂表面改性的碳纤维(CF)对LNBR/EP复合体系进行填充增强改性,制备LNBR/EP-CF复合材料。通过对LNBR/EP复合材料的实验确定甲基四氢邻苯二酸酐(MeTHPA)为最优固化剂选择,当20phrLNBR曾韧改性环氧树脂具有最佳的力学性能,冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率达到23.6KJ/m2、60.3MPa和26.32%;但随着LNBR含量增加,LNBR/EP复合材料Tg温度由122.2℃降低到84.4℃;复合材料热稳定性降低,韧性增加。利用等温DSC法对MeTHPA/DMP-30/EP固化体系的研究,固化剂MeTHPA和促进剂DMP-30的最佳用量分别为70%和1%;利用非等温DSC法实验结论表明,当固化剂MeTHPA和促进剂DMP-30用量为70%和1%时,固化体系固化反应活化能为68.102KJ/mol,反应级数n为0.94,频率因子A为1.314×108,推导出固化动力学方程;同时,由非等温DSC温度参数外推曲线拟合得到固化体系的最优固化工艺条件为:130℃/4h。利用LNBR和经过KH-560表面改性处理的无机刚性纳米粒子nSiO2对环氧树脂进行双组份增韧,制备LNBR/nSiO2/EP复合材料。在LNBR含量稳定在20phr时,当nSiO2含量为2.0phr复合材料的拉伸强度达到最佳为68.4MPa,当nSiO2含量为3.0phr复合材料冲击强度和断裂伸长率达到最佳为28.1 KJ/m。和28.27%。随着LNBR/nSiO2/EP复合材料nSiO2含量从0phr增加到5.0phr时,体系的Tg温度由92.9℃增加到109.2℃,同时相同温度残炭量和最大分解速率温度升高。LNBR/nSiO2/EP复合材料热稳定性升高,韧性增加。以强酸和KH-560表面改性的碳纤维(CF)制备增强型LNBR/EP-CF复合材料。当CF含量为1.0phr时,复合材料冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率达到23.6KJ/m2、65.1 MPa和25.64%:Tg温度由92.9℃增加到95.3℃,最大热分解速率温度由400.75℃升高到406.02℃;LNBR/EP-CF复合材料热稳定升高,强度增加。
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