论文部分内容阅读
玻璃纤维/环氧树脂复合材料在高能物理和核物理实验领域作为结构材料得到应用。近些年来,玄武岩纤维较玻璃纤维具有高强度、耐高温、防辐照的特点引起了人们广泛的关注与研究。本研究选取了同样具有较好耐辐照性能的氰酸酯-环氧树脂（CE-EP）基体,并且采用有机蒙脱土-核壳橡胶（OMMT-CSR）对树脂基体增韧,用热压法制备了增韧改性氰酸酯-环氧树脂/玄武岩纤维复合材料（OMMT-CSR/CE-EP/BF）,研究了树脂基体的增韧改性、增韧改性后树脂基体辐照前后热力学性能及其纤维复合材料辐照前后的力学性能,对玄武岩纤维复合材料在辐照环境下的应用提供参考依据。本文用机械搅拌和超声波混合的方法制备了OMMT-CSR/CE-EP树脂胶液,测试树脂在不同升温速率下的DSC曲线和不同加热温度下的树脂凝胶时间,确定了树脂基体固化工艺为100℃/2h+150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+220℃/2h,纤维布热压工艺为140℃/5min/0Mpa+180℃/1h/20Mpa+210℃/2h/20Mpa+自然冷却至室温;测试了不同增韧改性体系树脂基体的固化行为、流变特性以研究不同改性粒子对树脂基体的影响,用XRD的方法观察了OMMT在树脂基体中的分散;分别测试了不同改性粒子含量的树脂基体的拉伸强度、断裂韧性及断面形貌,并分析了不同改性体系增韧机理,发现OMMT含量为2 wt.%、核壳橡胶含量为7 wt.%时树脂基体的综合性能最佳,临界应力强度因子(KIC)和临界应变能释放率(GIC)较CE-EP分别提高了45%和117%,拉伸强度和拉伸模量较CE-EP变化不大;制备了OMMT-CSR/CE-EP/BF复合材料层合板,并研究了不同改性粒子含量对纤维复合材料弯曲性能和层间剪切强度的影响,发现固定CSR含量为7 wt.%,当OMMT含量为2 wt.%时,OMMT-CSR/CE-EP/BF复合材料力学性能最佳,层间剪切强度较未添加OMMT的CSR/CE-EP/BF复合材料提高了16.5%。弯曲强度和弯曲模量分别由未添加OMMT的753.8 MPa和32303.1 MPa提高到840.5 MPa和33737.3MPa。最后对增韧改性氰酸酯-环氧树脂基体及其玄武岩纤维复合材料进行剂量分别为0 MGy、0.5 MGy和1 MGyγ射线辐照,研究辐照对增韧改性氰酸酯-环氧树脂基体及其玄武岩纤维复合材料热力学性能的影响。结果表明OMMT的加入明显降低了射线辐照对树脂基体的热力学性能的影响。红外分析结果表明CE-EP树脂基体内部分子结构没有较大变化。当辐照剂量分别为0.5 MGy和1 MGy时,OMMT-CSR/CE-EP/BF复合材料较CSR/CE-EP/BF复合材料的层间剪切强度分别提高了19.3%和18.6%;弯曲强度和弯曲模量较辐照前仅分别下降了1.7%和3.8%。