基于液體壓力激波的樹(shù)脂基納米復(fù)合材料制備及性能研究.pdf

1、納米增強(qiáng)材料能夠很好地改善樹(shù)脂基復(fù)合材料的性能。在納米材料直接混入樹(shù)脂基體過(guò)程中，由于其特殊的表面結(jié)構(gòu)，它比一般的粉體材料更加難以分散，不能充分發(fā)揮納米材料的作用和性能。本文采用了高能液體壓力激波加工技術(shù)，即以基于脈沖超聲波聚焦技術(shù)，采用大功率壓電陶瓷激波發(fā)生器，在水介質(zhì)中產(chǎn)生高能、高壓的瞬時(shí)激波，使處于聚焦區(qū)域的材料發(fā)生變化，從而獲得高性能的樹(shù)脂基納米復(fù)合材料，達(dá)到了納米材料在樹(shù)脂基體中均勻分散的目的。本文應(yīng)用了自主研制的試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)高

2、能液體壓力激波在納米顆粒分散和復(fù)合材料制備領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討，為高分子材料加工提供了一種先進(jìn)的制造技術(shù)手段，具有高效、低成本、能量可控性好、安全潔凈和應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。
　　 本文以環(huán)氧樹(shù)脂（E-44）為基體，以納米材料SiO2作為增強(qiáng)劑，制備了環(huán)氧樹(shù)脂基納米復(fù)合材料，重點(diǎn)研究了普通超聲法和高能液體壓力激波法對(duì)制備納米復(fù)合材料固化工藝、力學(xué)性能、耐熱性能等性能的影響規(guī)律，并就納米材料在基體中的分散性及機(jī)理進(jìn)行了研究。在不

3、同的工藝條件下，采用普通超聲法與激波法進(jìn)行對(duì)比實(shí)驗(yàn)，分別對(duì)制備產(chǎn)物的性能進(jìn)行了分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　 本文主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)如下：
　　 1、簡(jiǎn)單介紹了液體壓力激波發(fā)生器系統(tǒng)的關(guān)鍵部件，并就平面圓形多陣元激波發(fā)生器的設(shè)計(jì)和聲場(chǎng)模擬等兩方面進(jìn)行了討論。采用Matlab語(yǔ)言編寫(xiě)了聲場(chǎng)計(jì)算程序，運(yùn)用聲場(chǎng)模擬手段對(duì)液體壓力激波發(fā)生器的聲場(chǎng)特性進(jìn)行了初步研究，通過(guò)基于坐標(biāo)變換的方法對(duì)平面圓形多陣元聲場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，主要探討了陣元的數(shù)量和

4、排列方式對(duì)聚焦性能和聲壓的影響。
　　 2、通過(guò)不同升溫速率下差示掃描量熱法（DSC）研究了酸酐固化nmSiO2/E44納米復(fù)合材料的非等溫固化動(dòng)力學(xué)，確定了樹(shù)脂的固化工藝。采用Kissinger、Ozawa法和Crane公式計(jì)算了不同含量nmSiO2體系的反應(yīng)活化能、反應(yīng)級(jí)數(shù)的固化反應(yīng)參數(shù)，并估算了理論凝膠溫度和理論固化溫度。
　　 3、通過(guò)普通超聲法制備環(huán)氧樹(shù)脂基納米復(fù)合材料，確定了最佳超聲時(shí)間、nmSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)

5、等工藝參數(shù)，并研究了其對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、耐熱性、硬度等性能的影響，對(duì)其超聲化學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究分析。
　　 4、通過(guò)液體壓力激波法制備環(huán)氧樹(shù)脂基納米復(fù)合材料，與普通超聲法相對(duì)比，研究了其性能的優(yōu)異性。并研究了激波時(shí)間、占空比、深度等激波工藝參數(shù)，nmSiO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)復(fù)合材料力學(xué)性能、耐熱性等性能的影響，對(duì)其激波化學(xué)機(jī)理進(jìn)行了研究分析。
　　 5、對(duì)nmSiO2/EP復(fù)合材料的增強(qiáng)增韌機(jī)制進(jìn)行了分析和探討，提出了新的觀點(diǎn)