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作为低温用聚合物材料,环氧树脂以其优异的性能被广泛应用于航天、超导和低温工程等领域。但是关于纤维增强环氧树脂基复合材料的低温应用还在不断研究开发。本文以双酚F型环氧树脂为基体,玻璃纤维为增强材料,开展了玻璃纤维增强复合材料力学性能,尤其是低温力学性能的研究。在碳纳米管(MWCNTs)和正丁基缩水甘油醚(BGE)来改性环氧树脂基体基础上,将改性后的树脂基体与玻璃纤维进行复合,制备了玻璃纤维/改性环氧树脂复合材料。其后对复合材料体系的力学性能,如拉伸性能、弯曲性能、层间剪切性能、层间断裂韧性等进行了系统研究。并且采用了扫描电子显微镜(SEM)对体系的微观形貌进行分析,初步探讨了改性基体对于复合材料力学性能的影响机理。
本研究结果表明,在环氧树脂体系中,MWCNTs和BGE的加入能够有效改善复合材料的力学性能。不同MWCNTs含量影响复合材料的力学性能的结果显示,MWCNTs的最佳含量是0.5 wt%。在此基础上,在MWCNTs和BGE同时改性环氧树脂时,复合材料体系的力学性能获得最佳值。在对复合材料的断后试样表面SEM微观形貌分析中发现,改性后的基体改善了纤维与基体的界面状况,提高了界面粘接强度。改性环氧树脂对玻璃纤维束的影响发现,改性的环氧树脂可以提高玻璃纤维的力学强度和模量,进而改善复合材料的整体力学性能。此外,本文对增强机理进行了初步探讨。