偶联剂表面处理对环氧基泡沫复合材料性能的影响.pdf

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1、化工科技，２０１７，２５（２）：１７～２０科研开发ＳＣＩＥＮＣＥ＆ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＩＮＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹ偶联剂表面处理对环氧基泡沫复合材料性能的影响＊吝向阳，李俊燕，毛娜，高权，李春波（渭南师范学院军民两用材料重点实验室，陕西渭南７１４０９９）摘要：选用偶联剂ＫＨ５５０对玻璃微珠进行处理，来制备环氧基泡沫复合材料，研究ｗ（ＫＨ５５０）对环氧基泡沫复合材料弯曲强度和压缩强度、热性能以及吸水率的影响。结果表明，随着偶联剂质量分数的增加，复合材料的弯曲强度、压缩强度以及初始热分解温度呈现

2、出先增加后降低的变化趋势，但最大热分解温度和玻璃化转变温度（Ｔｇ）变化不大。当ｗ（ＫＨ５５０）＝２％时，复合材料的性能最好。此外，吸水率测试结果显示，与未经偶联剂处理体系相比，经ＫＨ５５０处理复合材料在沸水中浸泡１２ｈ后的吸水率增长速度显著减慢，这与偶联剂在玻璃微珠与环氧树脂基体之间的界面作用有关。关键词：偶联剂；环氧树脂；泡沫复合材料；力学性能；界面中图分类号：ＴＱ３２３．５文献标识码：Ａ文章编号：１００８－０５１１（２０１７）０２－００１７－０４DOI:10.16664/j.cnki.issn1

3、008-0511.2017.02.004复合泡沫材料是指以空心玻璃微珠或其它中世纪７０年代发展起来的一种较新型的热固性树空微珠与树脂基体经过混合、成型、固化而得到的脂，可以自聚，也可以与环氧树脂发生共聚，改善［１１－１２］一种泡沫材料。与传统泡沫材料相比，具有密度普通环氧树脂的耐湿热性、介电性能。因低、强度和模量高的优点，尤以压缩性能优异、加此，作者使用偶联剂ＫＨ５５０对环氧基泡沫复合工性能优良及隔热隔音性能和电性能优越等特材料表面进行处理，研究了ｗ（ＫＨ５５０）对环氧／性，主要被制作成固体高强浮力

4、材料应用于深海氰酸酯泡沫复合材料力学性能、热性能以及吸水［１－４］潜艇。环氧树脂具有粘结强度高，粘结面广，率的影响。固化收缩率低和力学强度高等特点而常作为复合１实验部分泡沫材料的树脂基体，已成为现代先进复合材料的一个重要研究方向，在深海浮力材料、航空航天１．１试剂与仪器材料、风机叶片等对材料密度和强度有着双重要环氧树脂Ｅ－５１：环氧含量１８４～１９５ｇ／ｍｏｌ，［５－９］求的领域有着广泛的应用。如何在保持原有南通星辰合成材料有限公司；双酚Ａ氰酸酯：化强度甚至在提高强度的基础上降低材料的密度是学纯，江

5、苏吴桥树脂厂；偶联剂ＫＨ－５５０：化学纯，这种高端复合材料研究中最为核心的问题之一。中科院研制；ＨＮ６０型空心玻璃微珠：真密度０．６空心玻璃微珠与环氧树脂基体热力学不相３，粒径７０，河北灵寿县荣盛矿产品加工ｇ／ｃｍμｍ容，在两者复合前常用偶联剂对玻璃微珠表面处厂；二月桂酸二丁基锡：化学纯，市售。除玻璃微［１０］理，其好坏对材料的性能至关重要。通常的环珠在使用前经１２０℃干燥至质量恒定外，其余原氧树脂基体中含有大量反应生成的羟基等极性基料直接使用。团，吸湿率高，使其复合材料制品在湿热环境下力万能试验机

6、：ＧＲＭ－３０３０，深圳瑞格尔仪器有学性能和介电性能显著下降。氰酸酯树脂是２０限公司；ＤＳＣ－ＴＧ同步热分析仪：ＳＴＡ４４９Ｆ３，德＊基金项目：国家自然科学基金项目（２１５０３１５０）；国家大学生创新创业计划项目（２０１６１０７２３０１９）；渭南师范学院校级科研项目（１５ＹＫＳ００３）。作者简介：吝向阳（１９９５－），男，陕西渭南人，渭南师范学院本科学生，研究方向为高性能聚合物基纳米复合材料。收稿日期：２０１７－０１－０８·１８·化工科技第２５卷国耐驰。材料的弯曲强度和压缩强度显著提高，当１．２复合

7、材料的制备ｗ（ＫＨ５５０）＝２％时，复合材料的力学性能最佳。将偶联剂ＫＨ５５０加入到乙醇水溶液（质量ＫＨ５５０为一种氨基官能团硅烷，三官能度的硅氧分数为９０％），搅拌均匀后加入适量玻璃微珠，烷经水解生成的羟基与玻璃微珠表面的羟基形成６０℃下利用超声波分散１ｈ，抽滤、干燥、研磨、过一种次价键力结合，同时另一端的氨基与环氧基筛，密封待用。反应形成化学键合，从而增强环氧树脂基体与玻取质量分数为５％的玻璃微珠加入到６０℃璃微珠间的界面作用，使环氧泡沫复合材料的力［１３］的环氧溶液中，超声波分散３０ｍｉｎ后，

8、升温至学性能得到提高。但随着ｗ（ＫＨ５５０）的进一１００℃，加入与环氧基等物质的量比的氰酸酯和步增加，复合材料的弯曲强度和压缩强度并未持质量分数为１％的二月桂酸二丁基锡催化剂，待续提高。这是因为ＫＨ５５０过多时，其水解产生的部分羟基将与环氧基或氰酸酯基反应，降低了体系粘度增至一定程度时，放入１００℃真空烘箱热固性树脂基体的交联密度，致使复合材料的力脱泡，至无气泡产生时倒入预热好的模具，按照学性能出现下降。因此，偶联剂ＫＨ５５０过多或１２０℃／２ｈ＋１５０℃／４ｈ＋１８