Co60γ-射线辐射对尼龙1212/碳化硅复合材料性能的影响

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尼龙1212具有吸水率低、韧性好、耐腐蚀、耐磨性好等优点,可广泛的应用于机械、汽车、军工等领域。碳化硅具有化学稳定性好、热膨胀系数小、耐磨性能好、刚性好等一系列特点,作为填充料填充在基体树脂中,提高材料的性能的同时又可以降低材料成本。γ射线具有很强的穿透性,使用Co60γ-射线辐射样品,可以使复合材料中的聚合物分子链交联,从而提高材料的性能。本文主要研究了Co60γ-射线辐射改性尼龙1212/碳化硅复合材料的性能,通过改变辐射剂量、辐射气氛以及辐射交联敏化剂TAIC(三烯丙基异氰脲酸酯)的含量,考察复合材料的力学性能、热性能及摩擦磨损性能的变化规律,并用DSC、TG、SEM等手段进行表征,主要内容如下:(1)使用γ射线对尼龙1212/碳化硅复合材料进行辐射改性,当加入2.5%的硅烷偶联剂时,复合材料的力学性能最佳。与不含偶联剂的材料比较,其拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度和弯曲模量分别增加了约11.9%、28.8%、19.5%和48.7%。当碳化硅含量为60%时,辐射处理复合材料的力学性能最好。(2)测试辐射剂量0-200kGy范围内复合材料的力学性能,当辐射剂量为200kGy时,复合材料的弯曲强度和弯曲模量分别提高约8.80%和11.9%。辐射处理不同TAIC含量的复合材料后,测试力学性能,当TAIC含量为1%时,复合材料拉伸弹性模量、弯曲强度和弯曲模量比不含TAIC的复合材料分别提高了约9.63%、12.0%和20.1%,此时复合材料吸水率最小。(3)将复合材料辐射不同剂量测试其摩擦磨损性能,随着辐射剂量的增大,复合材料的磨损失重总体呈下降趋势,辐射剂量为200kGy时,复合材料的磨损失重比未辐射复合材料降低了约18.0%,而摩擦系数在辐射剂量为50kGy最小。(4)测试不同辐射气氛下复合材料的摩擦磨损性能,结果显示,相比空气条件下辐射,真空气氛下辐射复合材料的摩擦系数和磨损失重均有所降低。与干摩擦相比,水摩擦条件下复合材料的摩擦系数和磨损失重分别降低了约44.4%和63.6%,并使用扫描电镜观察磨损面的微观形貌。(5)测试辐射处理后复合材料的热变形温度,辐射剂量为200kGy时,复合材料的热变形温度比辐射前提高了约15.7%;辐射剂量为100kGy时,含有3%TAIC的复合材料辐射后热变形温度比不含TAIC的复合材料提高了约11.8%。(6)对辐射处理的复合材料热膨胀系数进行测试,结果表明,碳化硅含量60%的复合材料辐射后热膨胀系数最小,在辐射剂量为0~200kGy范围内,复合材料的热膨胀系数随辐射剂量增大逐渐降低,辐射处理加入TAIC后的复合材料, TAIC含量为1%,热膨胀系数最小。(7)使用DSC对复合材料进行表征,结果表明,随着辐射剂量的增加,复合材料的结晶温度和熔融温度均有所降低,含有TAIC的复合材料辐射处理后,熔融温度和结晶温度提高。TG测试发现,随着辐射剂量的增加,复合材料的初始分解温度和最终分解温度降低。
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