采用超聲分散、機(jī)械剪切攪拌和納米SiO₂粒子表面處理等多種分散工藝,制備了納米SiO₂/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。采用SEM、電子拉力機(jī)、粘彈譜儀和脈沖聲管測試系統(tǒng)分別研究了納米SiO₂/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的微觀結(jié)構(gòu)、拉伸性能、動態(tài)力學(xué)性能和水聲性能。結(jié)果表明,超聲波分散法以及預(yù)處理法能夠?qū)⒓{米SiO₂粒子均勻分散在環(huán)氧樹脂基體中,并且SiO₂粒子呈納米尺度分布在環(huán)氧基體中。相對純環(huán)氧樹脂材料,納米SiO₂/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度提高了5%—30%,伸長率提高了2%—14%;儲能模量隨納米SiO₂粒子的加入與均勻分散而提高,損耗因子則略有下降;吸聲系數(shù)相對純環(huán)氧樹脂材料提高了6—10倍;而且納米SiO₂/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的常規(guī)力學(xué)性能、動態(tài)力學(xué)性能以及水聲性能受納米粒子的分散效果影響明顯,分散越均勻,變化越大。 

【文章來源】：材料開發(fā)與應(yīng)用. 2016,31(06)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同分散方法制備的復(fù)合材料斷面掃描電鏡圖

?賈虜牧系畝狹涯茉黽?另一方面，由于納米SiO2表面上的Si—OH易與EP上的—CO鍵形成分子間氫鍵，而在納米SiO2表面上形成特殊的界面層，此界面層可以起到抑制銀紋增長的作用，使銀紋尖端集中的動能和應(yīng)變勢能大部分轉(zhuǎn)化為非連續(xù)性的邊界變形能，所以在研究的范圍內(nèi)，納米復(fù)合材料的力學(xué)性能都有提高。2.1.3不同分散方法對動態(tài)力學(xué)性能的影響根據(jù)2.1.1和2.1.2的分析結(jié)果，選擇機(jī)械攪拌和超聲波分散兩種最為典型的分散方法進(jìn)行動態(tài)力學(xué)性能分析，圖2為26℃時(shí)不同分散方法制備的納米復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能。圖226℃時(shí)不同分散方法制備的納米復(fù)合材料的動態(tài)力學(xué)性能Fig.2Dynamicmechanicalpropertiesofnanocompositepreparedbydifferentdispersionmethodat26℃從圖2可以知道，超聲分散處理的樣品，由于分散效果較好，納米填料分散較為均勻，強(qiáng)度較高，因而儲能模量較機(jī)械攪拌獲得的樣品高，但損耗因子卻正好相反。這是因?yàn)榧{米SiO2表面的Si—OH會與EP上的—CO形成分子間氫鍵，由于氫鍵的作用，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)十分困難，分子鏈剛性增加，儲能模量增大，說明納米SiO2可以增加剛性和抗變形能力。而損耗因子略有下降也同樣是因?yàn)榉肿铀降臒o機(jī)二氧化硅顆粒分散在環(huán)氧樹脂基體中，而且二者可能形成較強(qiáng)的結(jié)合，并且二氧化硅的存在限制了環(huán)氧樹脂高分子的運(yùn)動［14］。2.1.4不同分散方法對水聲性能的影響圖3為不同分散方法制備的納米復(fù)合材料的吸聲性能。從圖3可以知道，分散方法對材料聲學(xué)性能影響較大，超聲分散的材料的吸聲系數(shù)好于機(jī)械攪拌的。結(jié)合納米復(fù)合材料的微觀分析可以知道，分散效果較好的材料的吸聲性能優(yōu)于分散效圖3不同分散方法制備的納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的吸聲性能Fig.3Soundabsorpt

?捎?分散效果較好，納米填料分散較為均勻，強(qiáng)度較高，因而儲能模量較機(jī)械攪拌獲得的樣品高，但損耗因子卻正好相反。這是因?yàn)榧{米SiO2表面的Si—OH會與EP上的—CO形成分子間氫鍵，由于氫鍵的作用，分子鏈內(nèi)旋轉(zhuǎn)十分困難，分子鏈剛性增加，儲能模量增大，說明納米SiO2可以增加剛性和抗變形能力。而損耗因子略有下降也同樣是因?yàn)榉肿铀降臒o機(jī)二氧化硅顆粒分散在環(huán)氧樹脂基體中，而且二者可能形成較強(qiáng)的結(jié)合，并且二氧化硅的存在限制了環(huán)氧樹脂高分子的運(yùn)動［14］。2.1.4不同分散方法對水聲性能的影響圖3為不同分散方法制備的納米復(fù)合材料的吸聲性能。從圖3可以知道，分散方法對材料聲學(xué)性能影響較大，超聲分散的材料的吸聲系數(shù)好于機(jī)械攪拌的。結(jié)合納米復(fù)合材料的微觀分析可以知道，分散效果較好的材料的吸聲性能優(yōu)于分散效圖3不同分散方法制備的納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的吸聲性能Fig.3Soundabsorptionperformanceofcompositespreparedbydifferentdispersionmethod果略差的材料的吸聲性能。而與沒有添加納米SiO2的環(huán)氧樹脂相比，納米SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的聲學(xué)性能則有很大幅度的提高，平均吸聲·83·

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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