基于液體壓力激波的樹脂基納米復合材料制備及性能研究.pdf

1、納米增強材料能夠很好地改善樹脂基復合材料的性能。在納米材料直接混入樹脂基體過程中，由于其特殊的表面結構，它比一般的粉體材料更加難以分散，不能充分發(fā)揮納米材料的作用和性能。本文采用了高能液體壓力激波加工技術，即以基于脈沖超聲波聚焦技術，采用大功率壓電陶瓷激波發(fā)生器，在水介質中產生高能、高壓的瞬時激波，使處于聚焦區(qū)域的材料發(fā)生變化，從而獲得高性能的樹脂基納米復合材料，達到了納米材料在樹脂基體中均勻分散的目的。本文應用了自主研制的試驗系統(tǒng)對高

2、能液體壓力激波在納米顆粒分散和復合材料制備領域的應用進行了深入的探討，為高分子材料加工提供了一種先進的制造技術手段，具有高效、低成本、能量可控性好、安全潔凈和應用范圍廣等優(yōu)點。
　　 本文以環(huán)氧樹脂（E-44）為基體，以納米材料SiO2作為增強劑，制備了環(huán)氧樹脂基納米復合材料，重點研究了普通超聲法和高能液體壓力激波法對制備納米復合材料固化工藝、力學性能、耐熱性能等性能的影響規(guī)律，并就納米材料在基體中的分散性及機理進行了研究。在不

3、同的工藝條件下，采用普通超聲法與激波法進行對比實驗，分別對制備產物的性能進行了分析和實驗驗證。
　　 本文主要工作和創(chuàng)新點如下：
　　 1、簡單介紹了液體壓力激波發(fā)生器系統(tǒng)的關鍵部件，并就平面圓形多陣元激波發(fā)生器的設計和聲場模擬等兩方面進行了討論。采用Matlab語言編寫了聲場計算程序，運用聲場模擬手段對液體壓力激波發(fā)生器的聲場特性進行了初步研究，通過基于坐標變換的方法對平面圓形多陣元聲場進行計算，主要探討了陣元的數(shù)量和

4、排列方式對聚焦性能和聲壓的影響。
　　 2、通過不同升溫速率下差示掃描量熱法（DSC）研究了酸酐固化nmSiO2/E44納米復合材料的非等溫固化動力學，確定了樹脂的固化工藝。采用Kissinger、Ozawa法和Crane公式計算了不同含量nmSiO2體系的反應活化能、反應級數(shù)的固化反應參數(shù)，并估算了理論凝膠溫度和理論固化溫度。
　　 3、通過普通超聲法制備環(huán)氧樹脂基納米復合材料，確定了最佳超聲時間、nmSiO2質量分數(shù)

5、等工藝參數(shù)，并研究了其對復合材料力學性能、耐熱性、硬度等性能的影響，對其超聲化學機理進行了研究分析。
　　 4、通過液體壓力激波法制備環(huán)氧樹脂基納米復合材料，與普通超聲法相對比，研究了其性能的優(yōu)異性。并研究了激波時間、占空比、深度等激波工藝參數(shù)，nmSiO2質量分數(shù)對復合材料力學性能、耐熱性等性能的影響，對其激波化學機理進行了研究分析。
　　 5、對nmSiO2/EP復合材料的增強增韌機制進行了分析和探討，提出了新的觀點