论文部分内容阅读
环氧树脂(EP)复合材料在航空航天领域应用广泛,然而,传统的环氧树脂存在导热性差、耐辐射性差等性能不足。氮化硼(h-BN),导热系数高,热量传递效率高,在核科学技术领域中应用前景广阔。因此将氮化硼掺入环氧树脂基体中,探究其对基体性能的影响并研究其γ射线辐射效应,具有重要的研究意义。本论文以氮化硼/环氧树脂复合材料为研究对象,从有机硅改性氮化硼纳米片(SiO-BNNS)的制备与表征、有机硅改性氮化硼纳米片/环氧树脂(SiO-BNNS/EP)复合材料制备与性能研究及氮化硼/环氧树脂(h-BN/EP)复合材料的γ射线辐射效应研究三个方面开展工作。主要研究结果如下:1.探究了干法机械球磨法对h-BN的剥离和表面改性效果。结果表明,氮气气氛下的干法机械球磨可以使h-BN剥离,得到厚度低至4 nm的BNNS;同时在其上也可引入羟基,继续与硅烷偶联剂3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)反应,制备了 SiO-BNNS,TGA曲线表明,SiO-BNNS在800℃的失重率可达14.2%。2.以SiO-BNNS和h-BN为填料,用热固成型法制备了 SiO-BNNS/EP和h-BN/EP复合材料,研究了填料种类与含量对环氧树脂基体性能的影响。结果表明,相较于h-BN,SiO-BNNS在环氧树脂基体中分散性较好,团聚现象减弱,对基体的力学性能和导热性能增强效果更好。少量的填料对环氧树脂基体力学性能有增强效果,而过多的填料则会使基体的力学强度下降,其中当SiO-BNNS含量为0.052 wt%时,拉伸强度可达88.2 MPa,相比纯EP提高了 4.6%。复合材料的导热性能随SiO-BNNS含量的增加而提高,当SiO-BNNS含量为9.41 wt%时,导热系数可达到0.216 W/(m·K),相比纯EP提高了 75.6%。3.探究了 60Co γ射线辐射对h-BN粉末和h-BN/EP复合材料结构和性能的影响情况。结果表明,h-BN粉末具有良好的γ射线辐射稳定性,吸收剂量达到380 kGy时,化学结构和热稳定性均未发生变化。但h-BN/EP复合材料经γ射线辐照后,玻璃化转变温度和初始热分解温度均会下降,且下降程度较纯EP基体明显。γ射线辐射对复合材料力学性能的影响与h-BN含量和吸收剂量相关:对于低h-BN含量(<0.52 wt%)的复合材料,拉伸强度在吸收剂量较低(≤180 kGy)时即显著下降;而高h-BN含量(≥ 0.52 wt%)的复合材料,拉伸强度在较低剂量(≤180kGy)时反而明显上升;当吸收剂量达1000kGy时,辐照后不同h-BN含量的复合材料以及纯EP的拉伸强度基本为同一水平。