粉煤灰環(huán)氧樹脂復(fù)合材料性能研究.pdf

1、本文采用粉煤灰填充環(huán)氧樹脂制備高填充量粉煤灰環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,并以玻璃纖維進(jìn)行增強(qiáng)。論文探討了粉煤灰表面改性機(jī)理,并通過一系列測試方法研究不同組分復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱性能以及微觀結(jié)構(gòu)變化,并對性能差異的原因進(jìn)行探索分析。
　　 通過偶聯(lián)劑KH-560對粉煤灰進(jìn)行表面改性處理,處理后粉煤灰分散效果明顯改善,與樹脂界面的粘結(jié)性有所好轉(zhuǎn),用紅外對改性效果進(jìn)行表征,證明偶聯(lián)劑和粉煤灰表面發(fā)生化學(xué)鍵合。
　　 將改性后的粉煤灰在

2、0-800份含量范圍內(nèi)對環(huán)氧樹脂進(jìn)行填充,室溫下澆注固化成型制備粉煤灰環(huán)氧樹脂復(fù)合材料,并對玻璃纖維和粉煤灰共同增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料進(jìn)行研究。通過力學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)隨著粉煤灰含量的增加,體系的力學(xué)性能呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢,在粉煤灰填充量為500份時(shí)性能較佳,復(fù)合材料經(jīng)玻璃纖維增強(qiáng)后力學(xué)性能得到大幅度提升,玻璃纖維的最佳添加量為20％,此時(shí)體系的壓縮強(qiáng)度為129.20MPa,比純環(huán)氧樹脂提高246％,拉伸強(qiáng)度達(dá)到25.43MPa,說明玻

3、纖在復(fù)合材料中限制了基體的變形,能有效分散應(yīng)力和載荷。
　　 通過對材料進(jìn)行DMTA測試,發(fā)現(xiàn)加入粉煤灰后,材料的Tg有所降低,說明粉煤灰表面的羥基與環(huán)氧樹脂發(fā)生反應(yīng),使得固化劑參與反應(yīng)的官能團(tuán)多于環(huán)氧基團(tuán),導(dǎo)致體系的固化度減小;采用25％玻璃纖維增強(qiáng)后促進(jìn)體系交聯(lián)密度,復(fù)合材料的耐熱性能得到改善,在500份粉煤灰填充量時(shí),材料的玻璃化溫度為116.45℃,比純環(huán)氧樹脂提高了8℃。
　　 通過對不同組分復(fù)合材料的SEM觀

4、察,發(fā)現(xiàn)在低填充量時(shí),粉煤灰顆粒與樹脂基體脫離,斷面出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,導(dǎo)致體系力學(xué)性能下降;在高填充量時(shí),粉煤灰顆粒表面發(fā)生破碎,說明材料在受到外力時(shí),先是粉煤灰顆粒在較好的界面結(jié)合作用下受到外力的作用發(fā)生破裂,然后粉煤灰顆粒與樹脂基體發(fā)生脫離,最后才是樹脂基體發(fā)生斷裂;而玻璃纖維增強(qiáng)后的材料拉伸斷面可以明顯看到玻璃纖維的表面附有基體樹脂,說明材料在受到外力作用時(shí),橫向的玻璃纖維能起到較好的應(yīng)力傳遞作用,且拉伸應(yīng)力造成的微裂縫的發(fā)展過程中受