負(fù)熱膨脹材料及其環(huán)氧復(fù)合材料的制備與性能.pdf

1、環(huán)氧基復(fù)合材料因在低溫條件下具有較高的比強(qiáng)度、比剛度，良好的電絕緣性和隔熱性能等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于低溫領(lǐng)域，然而環(huán)氧基復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)高，容易與其他材料產(chǎn)生熱膨脹不匹配問(wèn)題，為此提出將具有良好負(fù)熱膨脹效應(yīng)的ZrW2O8摻雜到環(huán)氧樹(shù)脂中以降低環(huán)氧復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)，拓展環(huán)氧復(fù)合材料在低溫領(lǐng)域的應(yīng)用。本文主要研究了負(fù)熱膨脹材料ZrW2O8及其環(huán)氧復(fù)合材料的制各與性能，并對(duì)ZrW2-δMoδO8固溶體和ZrW1.6Mo0.4O8/環(huán)氧復(fù)合

2、材料進(jìn)行了初步研究。
　　 以(NH4)6W7O24·6H2O和ZrOCl·8H2O為原料，利用水熱法制備出前驅(qū)體ZrW2O7(OH)2(H2O)2，前驅(qū)體經(jīng)一定溫度燒結(jié)后形成ZrW2O8。ZrW2O8和前驅(qū)體的微觀形貌相似，均為桿狀形態(tài)并且沿著特定的方向長(zhǎng)大。HC1濃度為6～8mol/L時(shí)得到晶粒細(xì)小均勻的ZrW2O8。
　　 經(jīng)ZrW2O8摻雜改性后，ZrW2O8/環(huán)氧復(fù)合材料的低溫力學(xué)性能有大幅度提高。當(dāng)ZrW2O

3、8含量為9.9wt％時(shí)，復(fù)合材料在77K時(shí)的拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度出現(xiàn)最大值，分別為127.09MPa和102.07MPa。隨著ZrW2O8含量的提高，復(fù)合材料在77～300K溫區(qū)內(nèi)的熱膨脹系數(shù)逐漸減小,ZrW2O8含量達(dá)到24.8wt％時(shí)，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)為37.33×10-6K-1，與沒(méi)有摻雜ZrW2O8的環(huán)氧基體相比降低了19.86％。
　　 在水熱法制備ZrW2O8的基礎(chǔ)上，以Mo取代W制備出一系列W6+離子和Mo6+離

4、子摩爾比不同的ZrW2-δMoδO8固溶體。隨著Mo取代量的增加，ZrW2-δMoδO8的晶體結(jié)構(gòu)逐漸由α-ZrW2O8趨近于β-ZrW2O8。與ZrW2O8對(duì)ZrW2O8/環(huán)氧復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)的影響相似，ZrW1.6Mo0.4O8含量的提高也使ZrW1.6Mo0.4O8/環(huán)氧復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)逐漸降低，ZrW1.6Mo0.4O8含量為24.8wt％時(shí)，復(fù)合材料的熱膨脹系數(shù)從環(huán)氧基體的46.58×10-6K-1降低到37.58×10