环氧树脂固化体系的组成对其与PBO纤维浸润性的影响

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PBO纤维增强环氧树脂基复合材料的界面结合状况很大程度上影响着复合材料的最终性能,但PBO纤维与环氧树脂之间的浸润性和界面结合性较差,因此需要对复合材料进行改性,改善环氧树脂与PBO纤维之间的浸润性与界面结合性能,来提高复合材料的综合性能。本文通过对环氧树脂进行填料改性的方法来改善复合材料的性能。以E-51型环氧树脂为基体树脂,3,3′-二乙基-4,4′-二氨基二苯甲烷(H-256)和低分子量聚酰胺651(PA651)为固化剂;选用1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDGE),聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)和苯基缩水甘油醚(PGE)三种不同的活性稀释剂降低固化体系的粘度来增加环氧树脂对PBO纤维的浸润性,从而增强它们之间的界面结合性能。讨论了活性稀释剂对环氧树脂体系粘度及浸润性能的影响,通过ILSS、IFSS等测试对复合材料的界面结合性能进行了分析,结果表明活性稀释剂的加入能够大大降低环氧树脂的粘度而增强其对PBO纤维的浸润性;合理使用活性稀释剂,可以在复合材料的界面结合强度降低很小的情况下,大幅提升复合材料的抗冲击韧性。在环氧树脂体系中添加3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)和γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(KH-560)两种不同的硅烷偶联剂,来改善PBO纤维与环氧树脂之间的浸润性与界面结合性能。通过在制备过程中静置来使硅烷偶联剂迁移到两相界面而起到增强效果;结果显示,硅烷偶联剂对不同的环氧树脂体系有不同的效果,只有对流动性较好且操作时间长的体系才能起到增强界面的效果。通过在环氧树脂基体材料中加入纳米TiO2粒子来改善PBO纤维/环氧树脂复合材料的性能。研究纳米TiO2粒子对复合材料界面性能及抗冲击性能的影响,通过对复合材料进行ILSS、IFSS等测试与分析,结果表明纳米TiO2粒子的加入增强了复合材料的性能,但是对复合材料的界面增强效果很小,主要是由于TiO2粒子对环氧树脂基体起到了增强增韧的作用而最终使复合材料的性能得到了提升。
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