4、双组分环氧树脂浇注体系的动态压缩性能
组合固化剂环氧树脂体系的流变性能研究
１ 实 验 过 程
１ ． １ 原 材 料
环 氧树脂 体 系 ＭＧ Ｓ ＠Ｒ Ｉ Ｍ ０ ３ ５ ｃ ， 包 括 一 种 环 氧
氧树脂体系的浸润性及适用期的要求不 同， 在固化
过 程 中固化 放热 时 间和 放 热量 也 存 在 较 大 的差 异 。 另外 ， 中 国北 方冬 夏温差 较大 ， 叶片生产 车 间 的环 境 温 度温差 高 达 １ ０ —２ ０ ℃， 如若 冬 夏 均 用适 用期 不 变
２ ０ １ ５年 第 ３ 期
玻 璃 钢 ／ 复 合 材 料
５
组 合 固 化 剂 环 氧 树 脂 体 系 的 流 变 性 能 研 究
宋秋 香 Ｉ ’ ，关 晓 方 ，贾智 源
（ １ ．中材科技风 电叶片股份有限公司 ，北京 １ ０ ２ １ ０ １ ； ２ ．特种纤维复合材料国家重点实验 室，北京 １ ０ ２ １ ０ １ ）
要 发展 一种适 用期 和放 热量 可 调 的环 氧树 脂体 系 。 本 文分 析 了一 种包 含 两种 固化 剂 、 适 用期 可调 的、 适用 于风 力发 电叶片 的真空 灌注 环氧 树 脂体 系 ， 其 固化 物具 有优 异 的 固化 性 能 ， 与纤 维 材 料 复 合 的
导致树脂流动不稳定 ， 形成干点和空隙缺陷 ； ②树脂
短 生产周 期 ， 降低 生产成 本 ， 需 要在 叶片 的不 同 区域
收稿 日期 ：２ ｏ １ ４ — ０ ７ ・ Ｏ ｌ 基金项 目：国家 ８ ６ ３计划 （ ２ ０ １ ２ Ａ Ａ ０ ３ Ａ ２ ０ ５ ） 作者简介 ：宋秋香 （ １ ９ ８ ０ － ） ，女 ，硕士 ，工程 师 ，主要从事风 电叶片成型工艺研究。 通讯作者 ：贾智源 （ １ ９ ８ ０ 一 ） ，男 ，博士 ，高级工程师 ，主要从事风 电叶片原 材料评测技 术与低 成本复合材 料成型技 术研究 ，ｓ ｋ ｙ ｉ ｆ ｒ ｅ —
双组份树脂的固化剂
双组份树脂的固化剂双组份树脂是一种常见的材料，在工业生产和建筑领域得到广泛应用。
为了使双组份树脂能够固化，需要添加固化剂。
本文将介绍双组份树脂的固化剂的种类及其应用。
一、环氧树脂固化剂环氧树脂是双组份树脂中常用的一种，它具有良好的物理性能和化学耐性。
环氧树脂的固化剂可以分为烷胺型、酰胺型、酸酐型等几种。
其中，烷胺型固化剂在室温下固化速度较慢，但固化后的环氧树脂具有优异的性能。
酰胺型固化剂固化速度较快，适用于需要加热固化的情况。
酸酐型固化剂在室温下固化速度适中，适用于大多数常规的固化工艺。
二、聚氨酯树脂固化剂聚氨酯树脂也是常见的双组份树脂之一，其固化剂可以分为异氰酸酯型和水合氨型。
异氰酸酯型固化剂具有高度的反应活性和固化速度快的特点，但对环境的湿度要求较高。
水合氨型固化剂则不受湿度的限制，适用于一些湿度较高的环境。
三、酚醛树脂固化剂酚醛树脂固化剂主要有酸性和碱性两种。
酸性固化剂固化速度较快，使用方便，但需要加热固化。
碱性固化剂固化速度较慢，但固化后的酚醛树脂具有较好的性能。
四、丙烯酸酯树脂固化剂丙烯酸酯树脂固化剂多为过氧化物类固化剂，通过热或光的作用进行固化。
过氧化物类固化剂具有反应活性高、固化速度快等特点，可以用于高温环境下的固化。
五、硅橡胶固化剂硅橡胶固化剂多为烷基硫醚和过氧化物类固化剂。
烷基硫醚是一种常见的硅橡胶固化剂，通过与硅橡胶中的硫化剂反应进行固化。
过氧化物类固化剂则通过热或光的作用进行固化。
各类双组份树脂的固化剂在不同的应用领域中有着广泛的应用。
在涂料领域，环氧树脂固化剂常被用于地坪涂料、防腐涂料等；在胶粘剂领域，聚氨酯树脂固化剂常被用于胶水、密封剂等；在建筑领域，酚醛树脂固化剂常被用于人造板材、胶合板等。
总结起来，双组份树脂的固化剂是保证双组份树脂能够发挥其优异性能的关键。
根据不同的双组份树脂种类和应用领域的要求，选择合适的固化剂对于产品的质量和性能具有重要的影响。
因此，在使用双组份树脂时，我们应该根据具体情况选择合适的固化剂，以确保产品的质量和性能达到要求。
固含量双组份环氧树脂涂层介绍
技术措施之四：涂层防腐
我们重点考察了设备、管线内防腐的新技术—99.5%固含量 双组分液体环氧树脂涂层。该涂料不仅强度高、耐酸碱和H2S腐 蚀，而且解决了管线和弯头的焊口内防腐补口。该技术在塔河油 田广泛应用，可用于管道及压力容器内防腐。
三、塔里木油田防腐技术简介
技术措施之四：涂层防腐
涂层附着力强。涂层表面硬度高，耐磨性能好。击穿强度 >50MV/m，剪切强度≥20MPa，黏结强度≥14MPa，膜硬度：90±5， 表面电阻率≥1014Ω。 涂层表面光滑，摩擦系数低，可防止微生物的滋生。所输送流 体压力损失小，节省能源。涂层表面韧性好，钢管弯曲、受冲击、 压扁涂层不脱落。 快干，4小时完全凝固，防腐设备或管线即可投运。
三、塔里木油田防腐技术简介
技术措施之四：涂层防腐
99.5%固含量双组分液体环氧树脂涂层特性
施工性能好。现场补口、维修、改道、增减管路均很方便。 成膜过程不存在溶剂挥发的问题，没有气味，清洁环保。 一次性成膜可达500μm～2000μm，无针孔问题；无底漆和 面漆之分，可一次性涂刷成膜。 成膜前后的收缩率极低，湿膜厚度同干膜厚度基本一致，漆 膜中基本无内应力。
99.5%固含量双组分液体环氧树脂涂层特性
涂层具有较高的耐温性， 使用温度可达120℃。 化学性能稳定，抗细菌和 海洋生物侵蚀，抗石油产品溶 解，抗阴极剥离。产品交连密 度大，具有优异的抗溶剂性和 抗化学介质性。
Байду номын сангаас
三、塔里木油田防腐技术简介
技术措施之四：涂层防腐
99.5%固含量双组分液体环氧树脂涂层特性
环氧树脂固化行为的动力学分析 毕业论文
Kinetic Analysis of Epoxy Resin Curing环氧树脂固化行为的动力学分析摘要本文主要介绍了环氧树脂和固化剂等的相关知识以及国内外的研究进展情况。
本实验以4,4-二甲氧甲基联苯为单体，合成了一种新型含联苯结构的环氧树脂，并与酚醛胺（T-31型）环氧固化剂发生固化反应，对环氧树脂的固化性能进行了研究。
利用VETOR33傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)以及XD-3型多晶X射线粉末衍射仪（XRD）对反应得到的环氧树脂和固化产物的分子结构以及其晶态结构进行表征，从而得到表观固化反应的定量结果。
结果表明:联苯酚醛环氧树脂与T-31型固化剂反应的产物的最佳固化时间为常温12小时+60℃2小时。
关键词：联苯，环氧树脂，固化反应，表征Kinetic Analysis of Epoxy Resin CuringABSTRACTThis article mainly introduced the epoxy resin，the curing agent and so on related knowledge and the domestic and foreign newest research development.A new type of epoxy resin containing biphenyl was synthesized with 4,4 - dimethoxy methyl biphenyl monomer. And phenolic amines epoxy curing agent T-31 was used as a curing agent of epoxy resin to study the curing properties.With VETOR33 fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and XD-3 type polycrystalline X-ray powder diffraction (XRD) , the reaction of the polymer's structure and its crystal structure can be characterized.Then we can see the quantitative results by apparent cure reaction .The results showed that: the optimum curing time of biphenyl phenolic resin and T-31 curing agent reaction was 12 hours at room temperature adds 2 hours at 60 degrees.KEYWORDS：biphenyl，epoxy resin，curing reaction，characterization目录摘要(中文) (Ⅰ)摘要(外文) (Ⅱ)1文献综述 (3)1.1环氧树脂 (2)1.2环氧树脂的分类 (2)1.3液晶环氧树脂 (3)1.4固化剂 (3)1.5固化机理 (4)1.6国外研究现状 (4)1.7国内研究状况 (6)1.8 研究目的和意义 (9)2实验部分 (10)2.1实验仪器 (11)2.1.1电子仪器 (11)2.1.2玻璃仪器 (11)2.1.3其它器材 (11)2.2实验原料和试剂 (11)2.3实验装置 (12)2.4实验步骤 (13)2.4.1联苯酚醛树脂的合成 (13)2.4.2联苯酚醛环氧树脂的合成 (14)2.4.3环氧树脂的固化反应 (15)3环氧树脂及固化物的结构分析 (16)3.1 FTIR (16)3.1.1工作原理 (16)3.1.2仪器与试剂 (16)3.1.3实验步骤 (16)3.1.4 FTIR谱图 (16)3.1.5结果分析 (19)3.2 XRD (19)3.2.1工作原理 (19)3.2.2 仪器与试剂 (20)3.2.3 实验步骤 (20)3.2.4 XRD图谱 (20)3.2.5结果分析 (21)结论 (22)参考文献 (23)谢辞..................................................... 错误！未定义书签。
环氧树脂浇注成型及性能测试
环氧树脂浇注成型及性能测试在工业领域中，环氧树脂作为一种重要的复合材料，广泛应用于各种领域，如航空航天、汽车制造、建筑工程等。
环氧树脂具有优异的性能，包括良好的绝缘性能、强度高、耐腐蚀性强等特点，因此受到广泛关注。
其中，环氧树脂的浇注成型和性能测试是评价其质量和可靠性的重要环节。
环氧树脂浇注成型1. 原材料准备在进行环氧树脂浇注成型之前，首先需要准备好环氧树脂和固化剂。
环氧树脂通常为液体状态，需要与固化剂按照一定比例混合，形成具有一定流动性的混合物。
2. 模具设计接下来，根据产品的形状和尺寸设计相应的模具。
模具的设计需要考虑到环氧树脂的流动性以及最终产品的形态需求，确保浇注过程中环氧树脂能够充分填充模具。
3. 浇注工艺将混合好的环氧树脂倒入模具中，控制浇注速度和压力，确保环氧树脂在模具内部均匀分布，并排除气泡。
此外，根据产品要求可以采用真空浇注等方式提高成型质量。
4. 固化环氧树脂在与固化剂混合后会开始固化，形成坚固的结构。
固化时间会受到环境温度、固化剂种类等因素的影响，通常需要一定时间才能完全固化。
环氧树脂性能测试1. 强度测试环氧树脂制品通常需要在使用过程中承受一定的压力或拉力，因此强度是一个重要的指标。
可以通过拉伸试验、弯曲试验等方式测试环氧树脂的强度指标。
2. 耐化学性测试由于环氧树脂常常需要在恶劣的环境中使用，如受到化学介质的侵蚀，因此耐化学性也是需要重点测试的项目。
可以通过浸泡试验、腐蚀试验等方法评估环氧树脂的耐化学性能。
3. 绝缘性能测试环氧树脂在电气领域中应用广泛，因此其绝缘性能也是需要测试的重要指标。
可以通过绝缘电阻试验、介电强度测试等方法评估环氧树脂的绝缘性能。
综上所述，环氧树脂浇注成型及性能测试是评价环氧树脂制品质量和可靠性的重要环节，通过科学的工艺和全面的测试可以确保环氧树脂制品具有优良的性能表现，满足各种工业领域的需求。
纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能
第22卷第1期宁波大学学报（理工版）V ol.22 No.1 2009年3月JOURNAL OF NINGBO UNIVERSITY ( NSEE ) Mar. 2009文章编号:1001-5132（2009）01-0112-05纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能廖绍凯, 杨黎明*（宁波大学力学与材料科学研究中心, 浙江宁波 315211）摘要: 鉴于复合材料具有不同于一般材料优异的性能, 因此有必要在宽广应变率的范围内(从准静态到冲击动态)来认识纳米粒子的增强增韧效应及其机理. 为了对纳米橡胶/环氧树脂的动静态压缩力学性能进行研究, 分别在霍普金森压杆(SHPB)和MTS液压伺服材料试验机上进行了纳米橡胶填充环氧树脂复合材料的动静态压缩实验, 并将实验结果与细观力学方法的预测性能进行了比较分析, 探讨了纳米级橡胶颗粒对基体材料环氧树脂的改性效果.关键词: 纳米复合材料; 增强增韧; 动静态力学性能; 细观力学中图分类号: O346 文献标识码: A环氧树脂(ER)是泛指分子中含有2个或2个以上环氧基团的有机高分子化合物, 除个别情况外, 它们的相对分子量都不高. 环氧树脂分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为特征, 环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构. 由于分子结构中含有活泼的环氧基团, 使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应, 而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物, 具有形式多样、固化方便、粘附力强、收缩性低、化学和尺寸稳定性好的优点. 但通常使用的环氧树脂在固化后的性脆、冲击强度低, 限制了环氧树脂的使用. 因此提高环氧树脂的抗冲击强度而不显著影响其他力学性能指标和耐热性, 一直是重要的研究热点[1].橡胶是一种具有极高弹性的高分子材料, 其弹性变形量可达100%~1000%, 且回弹性好、回弹速度快. 同时, 橡胶还有一定的耐磨性、很好的绝缘性和不透气、不透水性, 是常用的弹性、密封、减震防震材料和传动材料. 正由于橡胶的高弹性能, 也常被作为分散相来增韧塑料[2], 可以提高脆性高分子材料的韧性, 降低内应力, 提高抗热冲击性能[3]. 从20世纪60年代末国内外进行了大量的工作[4], 其中用液体端羧基丁氰橡胶(CTBN)增韧环氧树脂已成功地应用于胶粘剂、复合材料及涂料等方面[5].研究结果表明: 采用大颗粒(微米量级以上)橡胶增韧环氧树脂, 会使材料强度及刚度明显下降; 如采用填料增强, 韧性又会下降. 而在环氧树脂中加入纳米材料被认为是一种有效的改性方法, 由于纳米材料表面的非配对原子多, 与环氧树脂发生物理或化学结合的可能性大, 增强了粒子与基体的界面结合, 进而可承担一定的载荷, 具有增强增韧的可能[6,7], 而且具有更好的耐磨性能[8]. 已有的大量研究表明在高聚物中加入纳米CaCO3、TiO2等对基体材料具有良好的改性效果[9,10].收稿日期:2008-10-02. 宁波大学学报（理工版）网址: 基金项目:国家自然科学基金（10672083）.第一作者:廖绍凯（1983－）, 男, 江西吉安人, 在读硕士研究生, 主要研究方向: 材料动态响应. E-mail: liaoshaokai@ *通讯作者:杨黎明（1957－）, 男, 北京人, 教授, 主要研究方向: 材料冲击动力学. E-mail: yangliming@第1期廖绍凯, 等: 纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能 113本文利用MTS和SHPB实验装置对纳米橡胶填充环氧树脂复合材料的准静态和冲击动态性能进行了研究, 探讨纳米橡胶颗粒含量和应变率对其基体材料的影响. 建立复合材料性质与复合材料的相材料性质和微结构参数的关联是实现复合材料设计乃至优化的基础, 研究已取得一系列的结果[11,12]. 但随着颗粒深入到纳米尺度, 传统细观力学的方法已不能适用于计及纳米效应的复合材料中,现已有相关理论探讨了预测加入纳米粒子后复合材料宏观力学性能改变的情况[13,14]. 为此, 本文在准静态和动态实验结果分析的基础上, 通过与细观力学预测理论结性能结果进行比较, 从宏观层次上来体现纳米填充效应.1实验部分1.1实验材料本实验采用的纳米橡胶填充环氧树脂复合材料由国家纳米中心提供, 原料为在双酚A环氧树脂中添加不同含量的超细全硫化粉末羧基丁氰橡胶(VP-501)纳米颗粒, 颗粒尺度在50~100nm之间,固化剂为甲基六氢苯酐(MHHPA), 其具体组成见表1.表1 纳米材料组份样品材料组份纳米颗粒含量/(vol%)ER0 E51/MHHPA 0ER3 E51/MHHPA/Nanorubber 3ER6 E51/MHHPA/Nanorubber 6ER9 E51/MHHPA/Nanorubber 9材料采用原位聚合的方法制造而成, 其分散能够得到足够的保证[15], 图1则为VP-501增韧环氧树脂的微观结构, 可见纳米颗粒分布均匀, 无团聚现象.1.2准静态实验准静态压缩实验是在MTS(型号: 810 Material Test System)材料试验机上进行的, 为便于与动态力学性能试验结果比较, 静态实验采用了与动态Hopkinson压杆相同的试样尺寸. 高6mm、直径10 mm的圆柱. 每种材料做0.01s-1和0.001s-1的2种应变率的情况. 在实验中, 为减少试件压缩变形时端面摩擦对实验结果产生的影响, 在试件两端都涂抹润滑剂. 并为保证实验初期试件与加载台面没有空隙, 对试样施加0.01kN预载荷.为保证实验结果的重复性和可靠性, 每种材料在不同应变率下至少做了5组以上的实验. 取其平均值进行比较分析, 图2和图3分别为准静态下图1 VP-501增韧环氧树脂的透射电镜照片图2 应变率为0.001s-1各含量的应力应变图图3 应变率为0.01s-1时各含量的应力应变图114 宁波大学学报（理工版） 2009各材料的工程应力应变曲线.实验结果显示: 材料随纳米颗粒含量的增加, 屈服强度和弹性模量逐渐降低, 随应变率的增加略有增加. 同时在实验中, 给每个试件都持续加载, 直至其压碎为止, 同时发现纯环氧树脂在最后碎裂时, 发出“砰”的脆断声音; 而加有橡胶纳米颗粒的树脂则没有此现象, 而是在环向膨胀的拉应力下产生劈裂, 且随着颗粒含量的增加愈加明显. 1.3 动态实验动态力学性能在分离式霍普金森压杆(SHPB)实验装置进行, 测试不同含量下橡胶纳米颗粒/环氧树脂复合材料在中应变率下的动态力学性能, 试件的尺寸为高6mm 、直径10mm 的圆柱. 为保证重复性和可靠性, 每组应变率进行了4种重复性实验. 实验得到2种应变率(1500s -1和3000s -1)情况下各材料的工程应力应变曲线如图4和图5所示.在上述的动态实验中, 受子弹长度、输入气压图4 应变率为1 500s -1时各含量应力应变图图5 应变率为3 000s -1时各含量应力应变图 和试件尺寸的影响, 未能将试件一次性压碎, 在3000s -1应变率时, 试件是在2次加载时被压碎, 因此未能得到各材料的破坏应力和应变.2 结果分析2.1 动静态实验结果比较通过前面的动静态工程应力应变曲线, 对该材料力学性能已有了大概的了解, 但为更细致地表征材料之间的差异,需作进一步的分析. 根据前面的静态实验, 在得到各含量不同应变率下的弹性模量的基础上, 同时结合动态实验数据可给出各应变率下的屈服强度.从图6和图7可以看出: (1)材料为率敏感材料时, 其弹性模量和屈服强度随应变率的增加均有增加, 随纳米橡胶颗粒含量的增加而略有降低, 这是因为添加的颗粒为橡胶材料, 但是其降低值并图6 弹性模量随纳米颗粒含量的变化图7 屈服应力随应变率和颗粒含量的变化第1期廖绍凯, 等: 纳米橡胶填充环氧树脂的压缩力学性能 115未象大颗粒橡胶填充材料那样有明显的下降, 原因可通过细观力学的方法求得; (2)在做压缩实验时, 受加载方式、加工工艺和内部缺陷等的影响,材料的破坏应力和应变具有分散性, 难以判定纳米颗粒含量的加入对基体材料的增韧效果, 应通过拉伸实验、冲击实验和断裂实验来进一步判定.2.2细观力学与实验结果对比建立复合材料性质与复合材料的相材料性质和微结构参数的关联, 是实现复合材料设计乃至优化的基础, 经过近半个世纪不懈的努力, 人们在建立此种关联方面取得了大量的成果. 常用的细观力学的计算方法有稀疏法、Mori-Tanaka法、自洽法以及Hashin-Shtrikman界限理论等, 这些都能从理论上探讨复合材料的宏观力学性能,通过细观力学的方法从理论上得到微米颗粒橡胶加入到环氧树脂基体材料中复合材料的宏观力学性能—–弹性模量. 其中理论计算时采用的材料参数: 橡胶颗粒的弹性模量为2MPa; 泊松比为0.49; 基体环氧树脂的弹性模量即为本实验不含纳米颗粒的材料的弹性模量; 泊松比为0.3. 将颗粒含量相同情况下计算结果和实验结果比较如图8和图9所示.从图8和图9的结果可以看出: 在相同应变率和含量下, 实验值均高于用细观力学方法得到的理论值, 而且细观力学各方法得到的值均是在理想界面粘接情况下得到的, 因此实际上宏观弹性模量应低于细观力学方法得到结果, 当然更应低于界限理论得到的上限值, 而当基体中加入纳米颗粒后, 其弹性模量虽略有下降, 但相对于微米级颗粒加入后有了很大的改观.3小结随着纳米科技的迅速发展, 纳米材料已成为当前的研究热点, 人们不断探索纳米颗粒的加入如何改性基体材料, 而其优良的增强增韧的机理至今仍然需要去认真地探索和研究. 本文针对纳米橡胶颗粒填充环氧树脂复合材料做了些基础性的工作, 得到如下结论:(1) 橡胶/环氧树脂纳米复合材料为率相关材料, 随着应变率的增加屈服强度和弹性模量有不同程度的提高;(2) 受加载方式、加工工艺和内部缺陷等影响, 材料的破坏应力和应变具有分散性, 难以判定纳米颗粒含量的加入对基体材料的增韧效果, 应通过拉伸实验、冲击实验和断裂实验来进一步判定, 这也是我们接下来需要做的工作;(3) 通过比较实验值和细观力学得到的理论值, 相对于微米橡胶颗粒的改性, 纳米橡胶颗粒具有更好的增强效果, 不至于明显降低基体材料的强度, 同时也说明在分析纳米颗粒对复合材料力学行为影响时, 必须考虑纳米效应.图8 应变率为0.01s-1时弹性模量比较图9 应变率为0.001s-1时弹性模量比较116 宁波大学学报（理工版） 2009参考文献:[1]李宁生, 孙载坚. 橡胶增韧环氧树脂[J]. 高分子材料科学与工程, 1987(5):8-11.[2]过梅丽, 赵得禄. 高分子物理[M]. 北京: 北京航空航天大学出版社, 2005.[3]王霞, 宋爱腾, 余云照. 橡胶增韧环氧树脂的新方法[J]. 粘接, 1991, 12:5-8.[4]孙以实, 赵世琦. 橡胶增韧环氧树脂机理的研究[J].高分子学报, 1988(2):101-105.[5]Ting R Y. The role of the polymeric metrix in theprocessing and structural properties of composite materials[J]. Journal of Polymer Science, 1983, 12:171- 177[6]Ye Yueping, Chen Haibin, Wu Jingshen. High impactstrength epoxy nanocomposites with natural nanotubes[J].Polymer, 2007, 48:6426-6433.[7]Bernd Werzel, Patrick Rosso, Frank Haupert. Epoxynanocomposites-fracture and toughening mechanisms[J].Engineering Fracture Mechanics, 2006, 73:2375-2398. [8]Yu Sirong, Hu Haixia, Ma Jun. Tribological properties ofepoxy/rubber nanocomposites [J]. Tribology International, 2008, 12:1-7[9]梁基照, 刘冠生, 杨铨铨, 等. PPS/GF/纳米CaCO3三元复合材料的力学性能的研究[J]. 塑料工业, 2006, 34: 8-19.[10]季光明, 陶杰, 汪涛, 等. 纳米TiO2填充改性PP的力学性能研究复合材料学报[J]. 2005, 22:100-106.[11]王崇愚. 多尺度模型及相关分析方法[J]. 复杂系统与复杂性科学, 2004(1):9-19.[12]胡更开. 复合材料有效弹性性质分析方法[J]. 力学进展, 2001, 31:361-393.[13]Mura T. Micromechanics of defects in solids[M]. 2nd.Dordrecht: Martinus Nijhoff, 1987.[14]谢桂兰, 张平, 龚曙光, 等. 结晶聚合物基纳米复合材料多层次结构及有效性能预测[J]. 高分子材料科学与工程. 2005, 21:24-27.[15]任杰, 刘艳. 聚合物基有机-无机纳米复合材料研究及应用前景[J]. 材料导报, 2003, 17:58-62.The Mechanics Properties of Epoxy Resin Filled by Nano-rubber ParticlesLIAO Shao-kai, YANG Li-ming*( Mechanics and Material Science Research Center, Ningbo University, Ningbo 315211, China )Abstract: Nano-composites are provided with outstanding properties different from ordinary material , in some cases, materials maybe resist dynamic loads from explosions and high-speed impact. Consequently, it is imperious to understand the reinforcing and toughing effect and mechanism of nano-particles under broad strain rates (from quasi static to dynamic). This paper has carried on some experiments of epoxy resin filled by nano-rubber particles through Split Hopkinson Pressure Bar (SHPB) and MTS, and have gained their mechanics properties. In the meanwhile, comparing the results of micromechanics, the modified effects of nano-rubber particles are discussed.Key words: nano-composite; reinforcing and toughing; quasi static and dynamic mechanics properties; micromechanics CLC number: O346 Document code: A（责任编辑 章践立）。
环氧树脂性能指标及使用技术参数
环氧树脂性能指标及使用技术参数一、材料简介环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物，除个别外，它们的相对分子质量都不高。
环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环氧基团为其特征，环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。
由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。
二、应用特性1、形式多样。
各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。
2、固化方便。
选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围内固化。
3、粘附力强。
环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具有很高的粘附力。
环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘附强度。
4、收缩性低。
环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。
它们和不饱和聚酯树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。
5、力学性能。
固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。
6、电性能。
固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的优良绝缘材料。
7、化学稳定性。
通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂性。
像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。
适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。
8、尺寸稳定性。
上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和耐久性。
9、耐霉菌。
固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。
三、类型分类根据分子结构，环氧树脂大体上可分为五大类：分别为缩水甘油醚类环氧树脂、缩水甘油酯类环氧树脂、缩水甘油胺类环氧树脂、线型脂肪族类环氧树脂及脂环族类环氧树脂，复合材料工业上使用量最大的环氧树脂品种是上述第一类缩水甘油醚类环氧树脂，而其中又以二酚基丙烷型环氧树脂（简称双酚A型环氧树脂）为主。
环氧树脂的性能特点和应用领域(杨文婷1043001177)
环氧树脂的性能特点和应用领域高分子科学与工程学院材料二班杨文婷 1043001177环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。
除个别外，他们的相对分子量都很小，一般在350~500之间。
环氧树脂具有优良的物理机械性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热及粘接性能，广泛用于机械电子、化学化工（涂料、粘结剂）、航空航天、汽车、船舶、建筑等工业领域。
是应用领域最为广泛的一类热固性树脂。
它的性能特点主要有以下几个方面：1、形式多样树脂与固化剂品种繁多，可选择范围非常广泛；另有多种形式的改性剂（如增韧剂、稀释剂等）1）从分子结构上可分为缩水甘油醚类环氧、缩水甘油酯类环氧、缩水甘油胺类环氧、脂肪族环氧、脂环族环氧；2）从形态上有低粘度液体环氧和固态环氧；3）从功能上可分为普通环氧和高性能环氧；4）从价位上有低档、中档和高档之分。
2、固化方便固化剂种类多、固化方便是EP的一大特色。
固化剂按固化温度可分为：1）低温和超低温固化剂（＜0 ℃）2）室温固化剂（0～25 ℃）3）中温固化剂（80～120 ℃）4）高温固化剂（160～180 ℃）可覆盖－5 ℃～180℃的温度范围。
3、粘附力强EP分子中含有大量极性羟基和醚键，对各种物质均有很高的粘结力。
除了聚四氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯不能直接用EP粘结外，对绝大多数的金属和非金属都有很好的粘结性，有“万能胶”之称。
它与许多非金属材料（如玻璃、陶瓷、木材）的粘结强度往往超过材料本身的强度，是结构胶粘剂的主要成分之一。
4、收缩率低环氧树脂的固化是通过加成方式进行的，固化过程中没有水和其它挥发性副产物放出。
另外，环氧树脂本身具有仲羟基，再加上环氧基固化时派生的部分残留羟基，它们的氢键缔合作用使分子排列紧密，因此环氧树脂的固化收缩率是热固性树脂中最低的品种之一，一般为1～2％。
5、机械强度高固化后的环氧树脂具有很强的内聚力，而分子结构致密，所以其机械强度明显高于酚醛树脂和不饱和聚酯树脂。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
双组分环氧树脂浇注体系的动态压缩性能摘要采用聚芳醚酮树脂（PAEK）粉末为改性剂，制备高性能双组分环氧树脂浇注体系，采用分离式霍普金森压杆实验装置（SHPB）考察了PAEK含量不同的环氧树脂浇注体系的动态压缩行为，获得了不同应变率加载条件下环氧树脂浇注体系的应力-应变曲线，并利用扫描电子显微镜（SEM）对试样的压缩断口形貌进行了观察与分析。
结果表明，在3000～5000s-1的应变率范围内加载后，纯环氧树脂和PAEK粉末含量为10phr的试件均破碎，而EP/PAEK-20试样没有破碎；随着PAEK粉末的加入，环氧树脂浇注体系的塑性逐渐增强，其中EP/PAEK-20的抗压缩性能最好。
关键词环氧树脂；压缩；断口形貌1 前言环氧树脂是一类性能优良的热固性树脂，具有强度高、模量高、粘接性强、化学稳定性好等良好的综合性能[1, 2]，在化工、电子和航空航天等领域有广阔的应用前景[3, 4]，被认为是目前发展最快且最有前途的一种复合材料基体树脂，引起复合材料界的广泛重视。
但由于纯环氧树脂具有高的交联结构，其固化物的弹性模量较高，冲击韧性低，质脆、易产生裂纹、耐疲劳性和耐热性差等缺点，使其进一步扩大应用受到了限制。
为此国内外学者对环氧树脂进行了大量的改性研究工作[5-9]，主要通过物理和化学手段对其进行改性，以改善环氧树脂的综合性能。
为不降低环氧树脂的力学性能和热性能而实现增韧，近年来人们又发展了用耐热性高和力学性能良好的热塑性树脂，如聚醚砜（PESU）、聚碳酸酯、聚醚醚酮和聚酰亚胺来增韧环氧树脂。
国内外的学者于20世纪80年代开始采用热塑性树脂增韧改性环氧树脂[6]。
聚芳基醚酮（PAEK）是耐高温热塑性树脂，它们可以承受250℃的连续使用温度，连续使用温度明显高于传统工程塑料的热塑性树脂，某些类型的PAEK短时间可承受的最高温度达350℃。
PAEK在室温下的弹性模量、断裂应力、断裂延伸率和冲击强度达到了与其他热塑性聚合物材料相同的数值，但它在高温下仍能保留良好的机械性能[2]。
已有的研究表明[8, 9]，采用PAEK增韧环氧树脂时，双连续相结构的形成有利于韧性的提高。
近年来，大量研究集中在聚合物复合材料的动态性能。
M.V. Hosur等[10]使用改良的SHPB 实验装置考察了碳/环氧树脂层状复合材料在高应变率载荷下的动力学性能，结果表明动力强度和硬度取决于应变率和断口量。
Montiel和Williams [11]使用滴塔装置研究了AS4石墨/PEEK交叉复合材料层压板的动力学行为。
研究表明，应变率为8s-1时，强度增加42%超过静态值，应变失效增加超过25%。
Waas 等[12] 考察了不同纤维体积分数的单向玻璃/环氧树脂层板的静态和动态响应，发现动强度和相对应变比静态值高1.7倍，然而，他们得出结论，静态和动态刚度只有边界差异。
本文采用自制分离式霍普金森压杆实验装置考察了PAEK粉末改性环氧树脂浇注体系的动态压缩性能，分析了其不同应变率下的动态压缩力学响应，讨论了PAEK粉末含量对环氧树脂动态压缩行为的影响。
2 实验部分采用双酚A型环氧树脂（DGEBA，E-54）和四官能团环氧树脂（TGDDM，AG80），分别由无锡树脂厂和上海合成树脂研究所提供；固化剂为4，4’二胺基二苯酚（DDS），由北京化工厂提供；增韧剂为改性聚芳醚酮树脂（PAEK），由北京航空材料研究院提供。
将E-54和AG80树脂按2：3的比例混合后加热到指定温度，加入PAEK粉末，搅拌至完全溶解透明后加入固化剂DDS，固化剂与E-54树脂的质量比为1：1，PAEK的含量分别为0、10和20 phr。
混合均匀后倒入金属模具中，在加热条件下抽真空排除气泡后按180℃/2h+200℃/2h的工艺加热固化。
固化后的环氧树脂样品分别记为BE、BE/PAEK-10和BE/PAEK-20。
对环氧树脂浇注体系的冲击断裂表面喷金后，利用日本HITACHIS-4800型冷场发射扫描电子显微镜（SEM）对其进行表征，加速电压为5kV。
3 结果与讨论3.1 环氧树脂浇注体系的动态压缩性能实测的纯环氧树脂原始波形如图1所示。
可以看出，入射波形状近似为坡形，幅值随撞击速度的提高而增加，透射波较小，这是由于纯环氧树脂是一种脆性材料，其破坏应变很小，这是由材料本身的特性决定的。
图1纯环氧树脂材料的原始波形图图2为双组分环氧树脂改性体系在不同应变率下的应力应变曲线。
可见，纯环氧树脂在破坏前的变形主要是弹性变形，最高点的应力值为其破坏极限，即材料的动态抗压强度。
环氧树脂呈现非线性的变形过程，在整个加载过程中，环氧树脂并没有出现明显的屈服点，并且环氧树脂应变率强化效应不明显[图2（a）]。
随着应变的增加，EP/PAEK-10材料的压应力先增大，达到最高点后又逐渐减小，相同应变下，应变率为3300s-1时，应力最大[图2（b）]。
当应变小于0.012时，相同应变下，应力随着应变率的增加而增加。
当应变大于0.012时，相同应变下，应变率为4200s-1时的应力最大[图2（c）]。
图2双组分环氧树脂改性体系在不同应变率下的应力应变曲线（a）纯BE；（b）BE/PAEK-10；（c）BE/PAEK-20图3为环氧树脂浇注体系在应变率为3500 s-1左右时的应力应变曲线。
由图可见，当应变率小于0.03时，相同应变下，EP/PAEK-10改性材料的压缩应力最小，而纯环氧树脂的压缩应力最大；当应变率大于0.04时，EP/PAEK-10改性材料的压缩应力最大。
随着PAEK粉末含量的增加，环氧树脂改性体系的塑性增强，而屈服强度稍有下降。
图3 双组分环氧树脂浇注体系在应变率为3500s-1左右时的应力应变曲线3.2 断口形貌的扫描电镜分析图4是双组分环氧树脂改性体系断口形貌的SEM照片。
可见，纯双组分环氧树脂的断裂表面有大量的犁沟而且出现了片状脱落物，表明纯双组分环氧树脂的以脆性断裂是主要的失效形式[图4（a）]；当PAEK粉末的含量为10phr时，环氧树脂浇注体系的断裂表面比较粗糙，断口形貌由脆性断裂转为韧性断裂，表面PAEK粉末的加入，提高了基体材料的韧性[图4（b）]。
图4双组分环氧树脂浇注体系断口形貌的SEM照片4 结论采用分离式霍普金森压杆（SHPB）实验装置考察了热塑性树脂PAEK粉末含量不同的环氧树脂浇注体系动态压缩行为，分析了应变率对环氧树脂动态压缩力学性能的影响，研究结果表明：在3000～5000s-1的应变率范围内加载后，纯环氧树脂和PAEK粉末含量为10phr的试件破碎，而EP/PAEK-20试件没有破碎；随着PAEK粉末的加入，环氧树脂改性体系的塑性逐渐增强，其中EP/PAEK-20的抗压缩性能最好。
参考文献[1]J. R. Fried. Polymer Science and technology [M]. 1995, 4: 255-256, 272-275, 327-330.[2]陈祥宝主编.聚合物基复合材料手册，第7章：树脂基体性能[M].北京：化学工业出版社，9，pp105-121，2004.3[]P. Chen, S. P. Liu. Epoxy Resins [M]. Chemical Industry Press, Beijing, 1997.[4]ASM Handbook [M], ASM International, Materials Park, USA, 18, 1992.[5]Guang Shi, Ming Qiu Zhang, Min Zhi Rong, Bernd Wetzel, Klaus Friedrich. Friction and wear of low nanometerSi3N4 filled epoxy composites [J]. Wear, 2003, 254:784-796.[6]卫朋，艾静，王青松.环氧树脂的增韧改性研究进展[J].材料导报，2011，25（18）：394-397.[7]张明，安学峰，唐邦铭，益小苏.增韧环氧树脂相结构[J].复合材料学报，2007，24（2）：13-17.[8]黄汉生.多用途的热塑性塑料-聚芳基醚酮[J].化工新型材料，1990，12：34-36.[9]张明，李旭东，安学锋，益小苏.聚芳醚酮增韧环氧体系相结构的冲击韧性及模拟计算研究[J].热固性树脂，2012，27（2）：1-5.[10]M.V. Hosur, J. Alexander, U. K. Vaidya, S. Jeelani. High strain rate compression response ofcarbon/epoxy laminate composites. Composite Structures, 2001, 52: 405-417.[11]D.M. Monteal, C.J. Williams. A method for evaluating the high strain rate compressive properties of composite materials. In:G.C. Grimes, editor. Composites materials: testing and design (tenth volume) ASTM STP 1120. Philadelphia: AmericanSociety for Testing and Materials; 1992, 54-65.[12]A.M. Waas, N. Takeda, J. Yuan, S.H. Lee. Static and dynamic compressive behavior of glass fiber reinforced unidirectionalcomposites. In: R.F. Gibson, G.M. Newaz, editors. Proceedings 12th Annual Technical American Society for CompositesConference, 1997, 6-8: 552-561.作者简介：胡海霞，女，1979年出生，2008年6月毕业于吉林大学，同年7月于北京大学工学院从事博士后的研究工作，安徽理工大学副教授，博士，主要从事复合材料的合成及力学性能方面的研究工作。