纳米SiO2/玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料的制备和耐久性能研究

摘要

首先,利用上浆法,将改性纳米SiO2与玄武岩纤维复合;然后利用手工铺料法,制备了纳米SiO2/玄武岩纤维增强环氧树脂层状复合材料(S-BF/EP).利用SEM对改性玄武岩纤维和玄武岩纤维/环氧树脂层状复合材料的表面形貌和界面形貌进行了研究;利用FT-IR、TGA和万能力学试验机对复合材料的分子结构、热解性能和耐久性能进行了研究.结果表明,纳米Si O 2成功被偶联剂改性,并均匀附着在玄武岩纤维表面,玄武岩纤维表面的粗糙度被有效地改善;S-BF/EP层状复合材料内纳米SiO2对应的Si-O-Si键收缩振动,使得S-BF/EP层状复合材料比空白EP样品多出1107和803 cm-1两个振动峰;S-BF/EP层状复合材料降解温度比EP材料高10°C,其在建筑材料应用方面更有优势;S-BF/EP层状复合材料的抗拉强度和抗弯强度分别为489和987 MPa,均高于环氧树脂材料样品的368和795 MPa;经过95°C湿热老化后,S-BF/EP层状复合材料抗拉强度和抗弯强度性能损失分别为23.9％和9.6％,明显低于空白EP样品的32.9％和36.6％;断裂面SEM分析表明,S-BF/EP层状复合材料中纤维与环氧树脂基体结合紧密,未发现裂纹或者缝隙.