环氧树脂复合材料的制备与热性能研究.pdfVIP

民营科技2014年第10期 科技论坛 环氧树脂复合材料的制备与热性能研究 关 胤 (黑龙江省化工研究院，黑龙江 哈尔滨 150000) 摘 要：目前复合材料在社会生产中的应用越来越广泛，并且随着材料工艺水平的不断提升，复合材料的种类也越来越多。环氧树 脂复合材料就是其中一种应用较为广泛的复合型材料 ，具有质轻、高强、耐腐蚀、易加工等多种优良特性。现就通过分析环氧树脂复合 材料的相关问题，来谈谈其制备工艺。并以水性环氧树脂复合材料为例，来对其热性能进行试验研究，以供参考。 关键词：环氧树脂；复合材料 ；制备；热性能 复合材料之所以会能够在多个生产领域中发挥重要作用，主要 3 环氧树脂复合材料的热性能研究 是因为其本身是由集体材料与一定的增强材料组合而成，并充分发挥 3．1试验仪器。德国耐驰仪器公司TGA209F1热分析仪；德国布鲁 了不同材料的优点，体现出其各 自的优 良l生能，避开缺点，从而提升材 克光谱仪器公司Tensor27型傅里叶红外光谱仪。 料的整体陛能。可以说，复合材料在生产中所体现的优异性能是单一 3．2 试验方法。热红联用分析采用以下试验条件，试样量：10～15mg； 材料所无法比拟的。近年来，我国加大了对复合材料的研究力度，尤其 坩埚类型：Al20；升温速率：20~C／min；升温范围：室温800~C；吹扫气体 是对其制备工艺和性能改善更是进行了深入研究。以下就以环氧树脂 的流速：高纯N2，40mlmin；保护气体流速：高纯N2，20m in；传输管 复合材料为例，来谈谈其制备工艺和热l生能问题。 的温度：220~C；气体池的温度：220~C；FTIR采样参数为：分辨率8cm-~； 1 环氧树脂复合材料概述 双面扫描 16次；检测器的类型为光电导检测器(McT)。 环氧树脂是热固性树脂基复合材料中应用最广泛的一类复合材 3．3 结果与讨论。1)热重分析。采用热分析仪对水l生环氧树脂基体和 料，其主要是由两个或多个环氧基团组成的有机化合物。并且这些环 环氧树脂破璃布复合材料的热胜能进行了研究，研究结果显示，树脂 氧基团的相对丌，,tk丁7质量一般都不是很高。目前环氧树脂复合材料有很 基体的热降解分为两个阶段 ：第一阶段在300-．．460~C之间，为树脂基 多，按照不同的划分依据可以分为不同的种类。但无论是哪种环氧树 体的主要降解阶段；第二阶段从46℃到降解结束。环氧树脂破璃布 脂复合材料，其组成都是由环氧树脂基体和增强材料两大部分组成。 复合材料的起始降解温度稍高于树脂基体的起始降解温度，而环氧树 其中环氧树脂基体就是固化后的环氧树脂胶液，由以环氧树脂为主的 脂破璃布复合材料的最大热失重速率峰值 (387~)比树脂基体的最 多种成分组成。在生产和配制环氧树脂时，需要根据工艺要求和使用 大热失重速率峰值 (42a℃)低，这可能是玻纤的填充使基体的交联程 性能要求来合理添加不同的添加剂。而在制备环氧树脂时所使用的增 度降低所致。2)热红联用分析。如图所示为420~C(最大热失重速率峰 强材料则多是纤维材料或粉状材料，具体选择需要根据实际情况来选 值)时的气相挥发产物的傅立叶红外光谱图。从图1中可以看出，在 择。一般来讲，增强材料所起到的增强作用是随着其自身长径比的增 3740cm-附近的多个吸收峰为水的吸收峰，表明样品在此温度下有少 大而增大。在一些商性能的复合材料中多使用碳纤维作为增强材料。 量的水；3009cm-~，2945cm-~，2872cm-1处出现了较明显的吸收峰，这是 加入增强材料之后的环氧树脂复合材料不但密度较小、强度、刚度和 含有甲基和亚甲基基团的一些小分子物质在此温度下挥发出来所致； 模量较高，减振性能、抗疲劳性能、防破损性能、耐腐蚀性能、耐热性 在2351crn-~和2310cm-~处对应的吸收峰为CO：的吸收峰，说明热降 能、介电性能也都非常良好。另外，其工艺制备较为简单，可以使用模 解过程中有CO挥发出来；在 1730cm--处对应的吸收峰为酯羰基的 具直接成型，不用再使用各种零件来连接各个结构，从而可以实现节 吸收峰 ，这说明水性环氧树脂上接枝的酯羰基发生了降解 ；在 材、减重、快捷、经济的生产效果。正是因为其可以一次成型，因此其可 1600cm-~，1500cm-