T-ZnOw-PS復合材料的制備及性能測試.pdf

1、四針狀氧化鋅晶須(T-ZnOw)是一種具有三維空間立體結構的無機晶體材料。四根針體向三維空間展開，每任意兩根針體夾角成109℃。在基體中四針狀晶須呈無規(guī)排列，因此用其改性的復合材料顯各向同性。而且在基體中起到骨架支撐作用，在改善復合材料強度和剛度的同時，可同時實現對復合材料韌性的改善：因而對復合材料表現出增強增韌的雙重作用。但正是由于T-ZnOw結構的獨特性，在加工過程中拉伸應力和剪切應力的存在，將破壞晶須的這種四針狀結構，使具有四針狀

2、結構的晶須變?yōu)閭鹘y(tǒng)的一維晶須。并且由于晶須的斷裂大多是從晶須的生長點斷裂，斷裂的結果造成大量的晶須破壞或片狀物存在于復合材料中，從而造成結構上的缺陷，不利于復合材料性能的改善。因而探討一種適合的加工方法，使四針狀結構完整的保持在基體中，從而改善復合材料性能，并進一步研究四針狀晶須對聚合物基復合材料的增強增韌作用，這將具有特殊的意義。 本文采用具有分形結構特征的四針狀氧化鋅晶須(T-ZnOw)作為填料，以脆性材料聚苯乙烯(PS)為

3、基體，通過溶液共混與注塑成型相結合的方法制備T-ZnOw/PS復合材料，對復合材料的力學性能、熱性能等進行測試，并對復合材料的斷裂破壞行為進行分析，以便研究T-ZnOw在復合材料中的作用機理。結果表明，T-ZnOw能有效改善復合材料的沖擊強度、拉伸彈性模量等，即復合材料的剛性和韌性同時得到改善；但不利于改善復合材料的拉伸強度。拉伸斷口形貌分析表明，界面脫粘后晶須被拔出以及晶須發(fā)生斷裂是T-ZnOw在基體中的主要作用機理。沖擊斷口形貌分析

4、表明，在沖擊過程中T-ZnOw誘導基體產生大量銀紋并吸收沖擊能是復合材料韌性提高的主要原因。熱性能測試結果表明，T-ZnOw能有效的提高復合材料的熱分解溫度，但在改善復合材料的熱變形溫度(HDT)和玻璃化轉變溫度(rg)方面效果不明顯。為了進一步了解晶須/基體的界面相互作用以及晶須結構的完整性對復合材料結構和性能的影響，實驗中采用不同的偶聯劑類型、T-ZnOw表面處理方法以及不同的復合材料成型加工方法制備了T-ZnOw/PS復合材料，并

5、對其力學性能和熱性能進行測試。結果表明，采用柔性鏈較長的NDZ-105鈦酸酯偶聯劑在提高復合材料沖擊韌性方面更有效，而在提高復合材料剛性方面KH-560硅烷偶聯劑更優(yōu)；然而復合材料熱性能受偶聯劑種類影響不明顯。不同的晶須表面處理方法(干法或濕法處理)對復合材料力學性能和熱性能影響不明顯。在改善復合材料力學性能和熱變形溫度方面，模壓成型的復合材料要強于注塑成型的復合材料：究其原因發(fā)現，盡管在復合材料溶液共混過程中避免了晶須四針狀結構的破壞