wep复合材料及其密度梯度材料的制备研究

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1、武汉理工大学硕士学位论文摘要金属／树脂密度梯度材料是高分子功能梯度材料的一种，由于具有密度低、密度变化范围大、成型工艺简单的优点，在动高压物理研究中具有潜在的应用背景。为此，本文选择环氧树脂(EP)为基体，高密度金属w为填料，确定W粉表面改性处理工艺参数，并对其表面改性机理进行研究。结合选定的固化工艺制备出表面改性W粉填充的W／EP复合材料，详细研究其声学、力学性能及尺寸稳定性，在选定W／EP复合材料制备工艺基础上结合压延法制备出W／EP密度梯度材料，并对其结构进行了详细表征。通过W粉表面改性处理，改善w粉在环氧树脂中的团聚现象，实现了W粉在环氧树脂中的

2、均匀分散。根据红外图谱及W／EP复合材料的密度分布曲线结果，本文W粉表面改性工艺参数确定为：改性剂为2wt．％KH550硅烷偶联剂，溶剂为95wt．％乙醇+5叭．％去离子水，溶液pH值控制为8～lO。表面改性后w粉的物相和显微结构测试结果表明，偶联剂的引入对w粉的化学组成没有产生影响，偶联剂以化学键的形式存在于W表面，形成了5～10nm的吸附层。利用同一固化工艺制备出表面处理后的W含量为0～80wt．％的W／EP复合材料，相对密度都超过98％。W粉被环氧树脂充分润湿，两相材料界面结合紧密，无气孔等宏观缺陷，W粉和EP之间以机械混合形式存在。W／EP复合材

3、料的尺寸稳定性满足W／EP密度梯度材料设计要求。在0～80wt．％的W／EP复合材料中，随着W含量的提高：密度由1．189／em3增加到4．349／cm3，纵波波速的变化范围为2．85x103m／s～1．80x103m／s，密度和纵波波速变化趋势与预测结果～致。拉伸模量、压缩模量、及弯曲模量均增大；拉伸强度单调减小，压缩强度单调增加，弯曲强度先增大后减小。在选定好的W／EP复合材料的制备工艺基础上，采用压延和叠层粘结工艺，制备出9层过渡层组成的密度梯度材料，样品整体致密，表面平整，无宏观裂纹。W元素沿着厚度方向呈梯度变化，密度低变化范围1．509／cm3

4、~4．609／cm’。过渡层的厚度及密度测试结果表明制备出的W／EP密度梯度材料满足密度．厚度的设计要求。关键词：W／EP，密度梯度材料，压延工艺，W粉表面改性，偶联剂武汉理工大学硕士学位论文AbstractMetal／resinFGMswithdensitygadientisapolymerfunctionallygradedmaterial。Metal／resinFGMswithdensitygradienthasmanyexcellentproperties，suchas，widerangeandlowerdensityandeasyprocess

5、ing，SOithasgreatpotentialapplicationsinfieldofdynamichigh-pressurephysics．Inthispaper,W／EPcompositesofepoxyresin(EP)，high-densityWparticlesofsurfacemodificationarepreparedbycastingmethod．ProcessparametersandmechanismofsurfacemodificationofWparticlesaredetermined．Withselectedsurfa

6、cemodificationprocess，W／EPFGMswithdensitygradientarepreparedbycalenderingtechnique．ThroughsurfacemodificationofWparticlestechnique，Wparticlesagglomerationinepoxyresinareimproved，BetterhomogeneousanduniformW／EPcompositearesuccessfullyfabricated，ProcessparametersofWparticlessurface

7、modificationaleidentifiedas：modifierforthe2wt．％KH550silanecouplingagent，solventforthe95wt．％ethanol+5wt．％d60mzedwater,controlofsolutionpHvalueof8～1O．TheresultsindicatethatcouplingagentdoesnotchangethechemicalstructureofWparticles，couplingagentexistsintheWsurfacebychemicalbond，form

8、inga5-10nmadsorptionlayer．TheW／EPcomposi