随着我国航空航天、船舶、海洋工程等领域的快速发展,复合材料利用率逐步提高,而且对复合材料轻量化提出了更高的要求,在保证工程应用结构强度的同时,如何进一步降低复合材料的密度,实现装备轻量化的目标,成为复合材料领域的研究热点。本文以环氧乙烯基树脂为基体、过氧化甲乙酮和环烷酸钴为固化体系,分别添加质量百分比为35wt%、40wt%、45wt%及50wt%的空心玻璃微珠,采用热压工艺制备了一系列高强度、低密度的轻质复合材料。测试分析了复合材料的压缩强度、弯曲强度、硬度及密度等性能,建立了玻璃微珠添加量对环氧乙烯基复合材料性能的影响规律,筛选出空心玻璃微珠添加量为40wt%的复合材料综合性能最佳。为进一步降低材料的密度,在筛选出的空心玻璃微珠添加量为40wt%的复合材料体系中,分别添加2.0wt%、2.5wt%、3.0wt%及3.5wt%的中空聚合物微球,制备出空心玻璃微珠、中空聚合物微球复合填充环氧乙烯基复合材料,研究了中空聚合物微球添加量对复合材料力学性能及密度的影响规律。研究结果表明,随着空心玻璃微珠添量的增加,材料的密度、压缩强度、弯曲强度和硬度迅速降低,玻璃微珠的添加量为35wt%时与50wt%相比,材料的密度、压缩强度、弯曲强度和硬度分别降低了 23.4%、50.0%、41.5%和14.0%,结合断口微观形貌观察可知,随着微珠含量的增加,微珠与基体的界面结合变差,导致材料的强度降低。当玻璃微珠添量为40wt%时,材料的比压缩强度最大。在玻璃微珠添量为40wt%的材料体系中,添加不同含量的中空聚合物微球,研究不同中空聚合物微球含量对环氧乙烯基复合材料密度和压缩、硬度、弯曲性能的影响,测试结果表明,随着中空聚合物微球添加量的增加,材料的密度、压缩强度、弯曲强度和硬度逐渐降低,中空聚合物微球添加量为0.0wt%时与3.5wt%相比,其密度、压缩强度、弯曲强度和硬度分别降低了 8.7%、30.8%、38.4%和4.7%。最后,对比了在玻璃微珠添加量为40wt%的体系中添加3.0wt%中空聚合物微球的复合材料,与单纯添加45wt%玻璃微珠的复合材料的性能差异。当密度相同时,中空聚合物微球、玻璃微珠复合填充的复合材料,比单纯添加玻璃微珠材料的压缩强度高出6.6MPa。研究结果表明,中空聚合物微球和玻璃微珠复合粉体填充环氧乙烯基复合材料,与单纯填充玻璃微珠的环氧乙烯基复合材料相比,在密度相同的情况下,填充复合粉体的环氧乙烯基复合材料的压缩强度高。