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SiO_2改性硬质泡沫复合材料的成型及性能分析

作　者: 贾琦
导　师: 方双全
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 材料学
关键词: 硬质泡沫塑料 SiO2粒子 固化动力学 力学性能
分类号: TB33
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 27次
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内容摘要


本文以热固性环氧树脂E-51为基体,采用美国3M公司生产的K-25型空心玻璃微珠为轻质填料,以微米级SiO2粉体作为改性剂,分别制备了密度约为0.5g/cm3的不同SiO2含量的轻质复合泡沫材料。通过分析E-51/594体系非等温DSC实验曲线,得到了不同phr下的E-51/594体系发生固化反应的反应起始温度、峰值温度和终止温度；分别运用KAS微分法和FWO积分法计算了E-51/594体系固化反应的表观活化能,并对其所反映出来的固化反应难易程度趋势进行了比较。结果表明虽然由于采用不同计算方法引起计算数值有一定偏差,但趋势是一致的。根据DSC测试结果,确定了E-51/594体系的固化工艺条件。研究了E-51/594体系固化反应的固化动力学模型,发现通过Malek最大概然函数法所得到的固化反应动力学曲线与实验曲线吻合较好,可以对部分实验结果进行预测,但在固化后期与实验值有一定偏差。测试并计算了复合泡沫材料试样的真实密度、空心玻璃微珠和空气泡的体积分数。结果表明：试样中气孔的含量较大,使试样的真实密度与理论密度偏差较大。实验中研究了不同Si02含量对复合材料力学性能的影响,发现当SiO2的质量分数为4%时,复合材料的压缩和弯曲性能都得到了改善。通过对试样断面的SEM观察发现,由于空心玻璃微珠的体积分数较大,试样的破坏主要是由微珠破碎所引起的；较大的填充量也使得树脂与微珠的浸润不良。加入的Si02粒子在树脂中起到了对裂纹的“钉锚”作用。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章 绪论  9-27
  1.1 课题的研究目的及意义  9-10
  1.2 轻质复合泡沫材料的研究现状  10-11
    1.2.1 国外研究现状  10-11
    1.2.2 国内研究现状  11
  1.3 基体树脂  11-15
    1.3.1 基体树脂的选择  12
    1.3.2 环氧树脂  12-15
  1.4 空心玻璃微珠  15-19
    1.4.1 空心微珠的分类  15-16
    1.4.2 空心玻璃微珠的用途  16-19
  1.5 环氧树脂体系的固化剂  19-22
    1.5.1 固化剂的分类  19-20
    1.5.2 固化剂的固化反应机理  20-22
  1.6 环氧树脂体系增韧  22-25
    1.6.1 刚性无机填料的增韧机理  23-24
    1.6.2 刚性粒子增韧复合材料的制备方法  24-25
  1.7 本论文的研究内容  25-27
第2章 实验内容、方法及设备  27-36
  2.1 实验所需原料  27
  2.2 实验设备  27-28
  2.3 材料制备  28-31
    2.3.1 纯树脂浇注体的制备  28
    2.3.2 轻质复合材料的制备  28-31
  2.4 性能测试  31-35
    2.4.1 DSC测试  31
    2.4.2 复合材料密度测试  31-32
    2.4.3 复合泡沫材料力学性能测试  32-34
    2.4.4 SEM扫描电镜微观组织结构分析  34-35
  2.5 本章小结  35-36
第3章 环氧树脂体系固化动力学研究  36-54
  3.1 E-51/594体系非等温固化反应DSC曲线分析  37-39
  3.2 E-51/594体系固化特征温度的确定  39-41
  3.3 E-51/594树脂体系非等温固化动力学研究  41-53
    3.3.1 固化反应中表观活化能的计算  41-47
    3.3.2 E-51/594体系固化反应动力学模型的的确定  47-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章 改性硬质复合泡沫材料的性能表征  54-70
  4.1 复合材料的密度  54-55
  4.2 力学性能分析  55-64
    4.2.1 压缩性能测试及分析  55-58
    4.2.2 弯曲性能测试及分析  58-60
    4.2.3 复合材料抗压性能模型分析  60-64
  4.3 复合材料力学性能测试宏、微观形貌观察及分析  64-68
    4.3.1 压缩破坏宏、微观形貌分析  64-66
    4.3.2 弯曲破坏宏、微观形貌分析  66-68
  4.4 本章小结  68-70
结论  70-72
参考文献  72-77
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  77-78
致谢  78

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料
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