空心玻璃微珠环氧树脂复合材料的制备及力学行为的研究-材料学专业论文.docx

空心玻璃微珠/环氧树脂复合材料的制备及力学行为的研究摘 要近年来，复合泡沫材料的制备与应用受到了极大关注，它一般是通过空心玻 璃微珠与聚合物树脂经过复合而得到的。空心玻璃微珠是一种新型的填充材料， 它具有抗压强度高、密度小、熔点高等特点，与聚合物树脂复合后得到的泡沫材 料是一种重要的防护材料，它在国防工业和民用工业各部门均有许多重要的应 用，对这类材料的制备手段与力学行为进行研究具有重要学术价值和应用前景。 本文利用模压成型与注模成型制备了空心玻璃微珠质量分数为21%~62%、 密度为0.456~0.82g/cm3、压缩强度为25~126MPa、弹性模量为0.89~1.52GPa的复 合泡沫材料，对空心玻璃微珠与环氧树脂混合料的性态、所得到复合材料的性能 及显微结构进行了详细的研究。研究结果表明，空心玻璃微珠含量对混合料的性 态与最终复合材料的性能均有较大的影响，根据粘度水平的不同，可将不同微珠 含量的混合料大致分为四种状态，即流动态(21%~35%)、滞留态(36%~45%)、塑 性泥料态(46%~55%)和粉粒态(56%~62%)。随着微珠质量分数的增加，复合材料 的密度、压缩强度与弹性模量呈现出相似的降低趋势，吸水率呈现不断增加趋势，这主要是由微珠含量的增加，环氧树脂含量的减少导致材料内部缺陷的增多引起 的。通过对破坏材料的应力-应变曲线以及断口宏观与微观形貌的研究，详细的 分析了产生不同断裂形式的原因。实验结果表明，滞留态混合料利用注模成型能 够制备出低密度、高强度的复合材料。塑性泥料态和粉粒态混合料制备的复合材 料中残存大量的连通气孔，虽然可以降低材料密度，但会导致材料吸水率的急剧 增加，不利于高性能复合材料的制备。本文还讨论了偶联剂（KH560）对复合泡沫材料性能的影响，结果表明，对 于微珠质量分数在45%~62%的复合材料，加入偶联剂能够显著增加材料的压缩 强度，降低材料的吸水率，主要是因为偶联剂的“桥联”作用明显的改善了玻璃 微珠与环氧树脂的结合状态，减少了材料内部的缺陷。而对于微珠质量分数低于 45%的复合材料，由于环氧树脂能够将玻璃微珠完全的包覆，使偶联剂的“桥联” 作用不是十分的明显，因此偶联剂的加入对材料的力学性能与吸水率影响不大。 关键词：空心玻璃微珠，环氧树脂，复合泡沫材料，力学行为，偶联剂（KH560）IPreparation and Mechanical Behaviors of Hollow GlassMicrospheres/Epoxy Resin Composites AbstractRecently,there has been growing interest in preparation and application of composites,It is generally obtained by compounding hollow glass microspheres with polymer resin.The hollow glass microsphere is new filling-material, which has higher intensity,which has lower density and higher melting point,which compounding with the polymer resin can synthesis a protective foam material,it has been used to themilitary and civil industries ．Therefore，the investigation into preparation andmechanical behavior of these new materials is important both theoretically and practically.Compositeswith21%~62%(wt%)hollowglassmicrospheres,density 0.456~0.82g/cm3,compressive strength 25~126MPa,elastic modulus 0.89~1.52GPa were synthesized by molded forming and injection forming. Properties, microstructure and the behavior of mixture were detailed investigated. Results showed that the content of hollow glass microsp