表面預(yù)處理鋼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂礦物復(fù)合材料技術(shù)及機(jī)理研究.pdf

1、樹(shù)脂礦物復(fù)合材料是以天然花崗巖顆粒為骨料，以有機(jī)樹(shù)脂為粘結(jié)劑形成的新型復(fù)合材料，具有良好的復(fù)雜外形成型能力和精度、優(yōu)良的阻尼減振性和熱穩(wěn)定性以及耐腐蝕性等，適用于制造高速和精密加工機(jī)床、激光、電子、醫(yī)療設(shè)備等的床身、底座、工作臺(tái)、立柱等基礎(chǔ)件。
　　雖然樹(shù)脂礦物復(fù)合材料具有諸多優(yōu)良特性，但其力學(xué)性能較差，很大程度上限制了其在工業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。本文通過(guò)添加鋼纖維作為增強(qiáng)相制備鋼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂礦物復(fù)合材料，提高樹(shù)脂礦物復(fù)合材料的抗彎

2、強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度。研究不同表面預(yù)處理方法對(duì)界面粘接強(qiáng)度的影響，探索影響樹(shù)脂礦物復(fù)合材料界面粘接強(qiáng)度及力學(xué)性能的主要因素，為樹(shù)脂礦物復(fù)合材料在機(jī)床床身等機(jī)械基礎(chǔ)件的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　根據(jù)不同化學(xué)物質(zhì)的組分特性和工業(yè)生產(chǎn)要求，優(yōu)選出組成纖維增強(qiáng)樹(shù)脂礦物復(fù)合材料的樹(shù)脂、固化劑、稀釋劑、骨料、填料和增強(qiáng)纖維等各組分。參照現(xiàn)有成熟的復(fù)合材料制備經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工藝試驗(yàn)結(jié)果，優(yōu)化鋼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂礦物復(fù)合材料的制備流程。
　　在鋼纖維表面預(yù)處理

3、機(jī)理研究的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究不同表面預(yù)處理方法對(duì)鋼纖維表面理化性能的影響。接觸角試驗(yàn)結(jié)果表明，四種表面預(yù)處理后的金屬試樣表面自由能較未處理的金屬試樣均有不同程度的提高，其中，氧化處理后的金屬試樣表面自由能最大，提高了82.3％，偶聯(lián)次之。表面自由能增大提高了金屬表面的浸潤(rùn)能力，有利于環(huán)氧樹(shù)脂在其表面浸潤(rùn)和鋪展。單纖維拉拔試驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)不同表面預(yù)處理后的鋼纖維與樹(shù)脂基體的粘結(jié)強(qiáng)度較未處理前均有不同程度的提高，其中，經(jīng)偶聯(lián)處理的鋼纖維由于表

4、面自由能提高，以及與環(huán)氧樹(shù)脂間形成互穿或半互穿網(wǎng)絡(luò)界面層的雙重效果，界面粘結(jié)強(qiáng)度最大，與未處理的鋼纖維相比提高了45.1％。結(jié)合鋼纖維抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)和單纖維拉拔試驗(yàn)，在纖維最大脫粘力與纖維拉斷時(shí)所能承受的最大力相等時(shí)，推導(dǎo)得出增強(qiáng)纖維的臨界長(zhǎng)度公式，為鋼纖維增強(qiáng)樹(shù)脂礦物復(fù)合材料的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　添加鋼纖維可以有效改善樹(shù)脂礦物復(fù)合材料的力學(xué)性能，抗彎強(qiáng)度和抗壓強(qiáng)度分別提高17.9％和8.2％。鋼纖維有效改善了樹(shù)脂礦物復(fù)合材料在受