空心微球-環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料及其密度梯度材料的制備及表征.pdf

1、空心微球—聚合物基復(fù)合泡沫塑料是一種新型的聚合物基復(fù)合材料，其物理性能可以通過(guò)改變填入的空心微球的含量和種類而改變。常用的澆注法能制備出低密度，高強(qiáng)度的復(fù)合泡沫塑料，但是由于制備過(guò)程中容易混入氣泡，并且混入的氣泡不容易消除，常常影響了制備具有一定密度要求的復(fù)合泡沫塑料的精確性。采用壓延工藝來(lái)制備復(fù)合泡沫塑料，可以有效的減小去空氣泡，且制備的復(fù)合泡沫塑料的結(jié)構(gòu)更接近二相結(jié)構(gòu)。本文選擇用環(huán)氧樹(shù)脂（EP）作為基體材料，有機(jī)—無(wú)機(jī)復(fù)合微球（MB

2、）為填料，采用壓延工藝，制備了MB—EP復(fù)合泡沫塑料和密度梯度復(fù)合泡沫塑料。對(duì)MB—EP復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)及相關(guān)性能進(jìn)行了表征。 ⑴使用壓延工藝，制備了空心微球體積含量為16％～58％的MB—EP復(fù)合泡沫塑料。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)隨著空心微球體積的增大，材料的密度下降。復(fù)合泡沫塑料的密度由0.833g/cm3減小至0.500g/cm3。實(shí)際密度與理論密度的偏差在4％以內(nèi)。 ⑵壓延工藝制備的復(fù)合泡沫塑料的厚度為在中間區(qū)域略大于兩側(cè)區(qū)域

3、。因此，沿著輥壓方向的中心線截取，可以為得到厚度相對(duì)均勻的復(fù)合泡沫塑料圓片。圓片的厚度在0.2mm。 ⑶空心微球的加入一方面阻礙了環(huán)氧樹(shù)脂的固化狀態(tài)，另一方面起到了彈性體的作用，使EP—MB界面處的環(huán)氧樹(shù)脂固化物分子鏈的運(yùn)動(dòng)有了更大的自由空間，因此，隨著MB含量從8.5％增大到41.5％，復(fù)合泡沫塑料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度從135.57℃減小到84.82℃。 ⑷當(dāng)空心微球的含量從29.96％變化為58.06％時(shí)，縱波波速?gòu)?.

4、35km/s減小到1.65km/s。彈性模量由3.49GPa減小到1.37GPa，剪切模量模量由0.58Gpa減小到0.23GPa，體積模量由2.71GPa減小到1.07GPa。通過(guò)對(duì)復(fù)合泡沫塑料微觀結(jié)構(gòu)SEM的觀測(cè)發(fā)現(xiàn)空心微球在樹(shù)脂基體中分散均勻空心微球與環(huán)氧樹(shù)脂間界面結(jié)合良好。 ⑸通過(guò)壓延工藝和疊層粘接技術(shù)，制備了空心微球/環(huán)氧樹(shù)脂的密度梯度為0.500g/cm3～0.996g/cm3（縱波阻抗0.83～2.34×103g/