制備了環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料,研究了納米金剛石對復合材料力學性能和熱性能的影響。研究結果表明,隨納米金剛石含量的增加復合材料的力學性能呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢。當添加0.4%的納米金剛石時,復合材料的拉伸強度和彎曲強度比純環(huán)氧樹脂分別提高了51.9%和52.5%,沖擊強度為純環(huán)氧樹脂的1.9倍。復合材料的熱穩(wěn)定性能隨著納米金剛石含量的增加而提高,玻璃化轉變溫度隨著納米金剛石含量的增加而降低。利用SEM對復合材料增韌增強機理進行了探討。 

【文章來源】：合成材料老化與應用. 2016,45(04)

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的TGA曲線

2016年第45卷第4期合成材料老化與應用續(xù)表1ND/%拉伸強度/MPa彎曲強度/MPa彎曲模量/GPa沖擊強度/kJ·m－2Tg/℃0.248.7254.861.2814.51120.50.349.2656.991.2914.28119.00.467.6558.191.2917.26118.40.553.4853.931.2514.93116.62.2環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的熱性能圖1環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的TGA曲線Fig.1TGAcurvesofepoxyresin/nanodiamondnanocomposites圖1是環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的TGA曲線，表2為復合材料的TGA分析數(shù)據(jù)。從圖1和表2中可以看出，隨著納米金剛石用量的增加復合材料的熱穩(wěn)定性逐漸提高。添加0.5%的納米金剛石，復合材料的殘?zhí)柯?600℃)由純環(huán)氧樹脂的1.88%提高到3.51%。這是因為高溫階段納米金剛石形成一層炭層，對環(huán)氧樹脂起到了保護作用，延緩了環(huán)氧樹脂的熱降解［11］。表2環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的熱重分析數(shù)據(jù)Table2Thermogravimetricdataofepoxyresin/nanodiamondnanocompositesThecontentofND/%T5%/℃T50%/℃Ｒesidueyield(600/℃)/%02683731.880.12693752.090.22703752.300.32703772.630.42723782.710.52733813.512.3環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的動態(tài)力學性能圖2環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的儲能模量和tanδ對溫度的曲線圖Fig.2Experimentalstoragemodulusandtanδvariationstemperaturecurvesoftheepoxyresin/nanodiamondnanocomposites9

合材料的制備與性能研究圖2是環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的DMA曲線。從圖中可以看出，添加納米金剛石后復合材料的儲能模量比純環(huán)氧樹脂明顯提高，且隨著填料含量增加而逐漸升高，這是由于納米金剛石具有高的強度和硬度，對環(huán)氧樹脂具有較好的增強作用。從圖2中還可以看出，納米金剛石的加入明顯降低了復合材料的玻璃化轉變溫度(Tg)。這是由于納米金剛石加入后破壞了環(huán)氧樹脂的交聯(lián)網(wǎng)絡結構，降低其交聯(lián)密度，因此復合材料的玻璃化轉變溫度降低［12］。2.4環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料的形貌分析圖3是環(huán)氧樹脂/納米金剛石復合材料沖擊斷面的SEM譜圖。如圖3a所示，純環(huán)氧樹脂的沖擊斷面平整光滑，是脆性斷裂。如圖3b、圖3c所示，添加納米金剛石后復合材料的斷裂面明顯變得粗糙，是韌性斷裂。從圖3d中還可以看到，納米金剛石能夠在環(huán)氧樹脂基體中均勻分散，并且與樹脂基體之間的界面比較模糊。納米金剛石的加入使得環(huán)氧樹脂試樣斷裂面的裂紋呈無序分布，在復合材料受到沖擊時載荷能夠通過界面有效傳遞到納米金剛石，阻止微裂紋的宏觀擴展，因此環(huán)氧樹脂的強度和韌性得到了提高。a:純環(huán)氧樹脂;b:0.1%ND;c、d:0.4%ND圖3環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料沖擊斷面的SEM圖片F(xiàn)ig.3SEMmicrographsoftheimpactfracturedsurfaceofepoxyresin/nanodiamondnanocomposites3結論采用機械共混法制備了環(huán)氧樹脂/納米金剛石納米復合材料，納米金剛石能夠均勻地分散在環(huán)氧樹脂中，兩者的界面相容性較好。納米金剛石對環(huán)氧樹脂具有明顯的增強增韌作用，復合材料的力學性能隨著納米金剛石用量的增加先增加后降低，在用量為0.4%時復合材料的力學性能具有最大值。納米金剛石可以提高復合材料的熱穩(wěn)定性，但復合材料的Tg?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]超支化聚合物增韌改性環(huán)氧樹脂的研究[J]. 張博,王汝敏,江浩,強雪原,劉翔.  工程塑料應用. 2014(11)
[2]環(huán)氧樹脂增韌改性研究進展[J]. 陳健,楊云峰.  工程塑料應用. 2014(05)



本文編號：3340400