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矿物铸件是以天然石料为骨料、热固性树脂为胶黏剂,经过混合搅拌、振动密实、聚合反应固化而制成的一种高充填的新型复合材料。由于这种矿物铸件有着较高的振动阻尼性、耐腐蚀性和复杂外型的成型能力等优点,在实际制造工业中,常常替代铸铁等传统金属材料来加工,可以减少大气污染、降低材料成本,具有广阔的应用前景。 目前,在研究矿物铸件材料成型的过程中,胶黏剂的选择和复合材料的成型工艺是两个关键步骤。本论文以环氧树脂胶黏剂的改性及矿物铸件复合材料的性能为研究重点,研究一种低粘度、高强度、室温固化的环氧树脂胶黏剂,测试环氧固化物的力学强度来确定最终的改性条件,并制备出矿物铸件材料。具体研究内容包括以下几个部分: 1.稀释剂改性环氧树脂的性能研究 采用活性稀释剂(辛基缩水甘油醚)来改性环氧树脂,确定添加量为15 wt%时,环氧树脂的粘度从9250 mPa?s迅速降低到2300 mPa?s,稀释效果较佳。环氧固化物的拉伸强度从24 MPa上升到55 MPa,提高了126%,拉伸模量从678 MPa上升到1264 MPa,提高了86%,压缩强度从80 MPa上升到120 MPa,提高了50%;并分析了环氧固化物的拉伸断面,发现添加稀释剂后其韧性得到改善,说明此含量的稀释剂来改性环氧树脂最好。 2.二元酸改性环氧树脂的性能研究与断面分析 用2,6萘二甲酸改性环氧树脂,确定了最佳反应条件:二元酸含量为0.1 wt%,催化剂含量为0.2 wt%,反应温度为130℃,反应时间为3 h;而加入 SiO2后,对环氧固化物起到增加稳定性能和弹性模量的特点。用红外分析法测试改性环氧树脂的官能团,在1735 cm-1出现酯键的吸收峰;用盐酸—丙酮法测定其改性树脂的环氧值为0.56,并确定了固化剂的用量。最后,在 SEM下观察了两种改性环氧固化物的拉伸断面,发现改性前呈现脆性断裂的特征,改性后有银纹和剪切带的出现,剪切带导致出现少量的银纹支化或终止现象,说明改性后的环氧树脂属于韧性断裂,具有较高的强度。 3.矿物铸件的制备与力学性能研究 与参照试样对比,研究了制备矿物铸件的力学性能。分别测得其抗压强度为108 MPa和126 MPa;劈裂抗拉强度为6.58 MPa和9.56 MPa;压缩弹性模量为39.7 GPa和40.4 GPa。研究了胶黏剂在矿物铸件成型中的微观结构与作用机理。