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本论文主要研究了酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化动力学,以及环氧树脂/蒙脱土悬浮液体系的流变性能,同时考察了玻璃纤维增强(环氧树脂/蒙脱土)复合材料的耐海水性能。
用差示扫描量热法(DSC)研究了酸酐固化环氧树脂/蒙脱土复合材料的等温固化过程,考察了未处理的蒙脱土(MMT)和有机蒙脱土(OMMT)对环氧树脂固化动力学的影响。实验结果表明,纯环氧树脂的固化动力学包含自催化,加入蒙脱土没有改变固化反应机理。用Kamal方程对环氧树脂/蒙脱土体系的固化过程进行拟合,得到反应级数m、n,反应速率常数k1、k2,总反应级数(m+n)在2.4~3.0 之间。 MMT 的加入使环氧树脂体系的k1、k2有所降低,而OMMT 的加入对体系的k1、k2影响较为复杂。
研究了MMT和OMMT对环氧树脂流变性能的影响。实验结果显示加入MMT和OMMT都增加了环氧树脂的粘度,EP和MMT/EP悬浮液体系都表现为牛顿流体行为,OMMT/EP体系在低剪切速率下,少量的OMMT显著的增加了体系的粘度,在高剪切速率下表现了剪切变稀行为,Carreau模型可以很好地拟合该体系的流变行为。此外,Ostwald-de Waele 定律和指数定律也同样证实环氧树脂和悬浮液体系的上述流变行为。OMMT/EP体系的流动因子n和指数C2都小于1,也说明该体系显示出非牛顿流体行为,MMT与EP的作用力和OMMT与EP的作用力是不同的,MMT最终以颗粒的形式分散在环氧树脂中,而OMMT以解离片层的形式分散在环氧树脂中。
玻璃纤维增强(环氧树脂/蒙脱土)复合材料的耐海水实验证实了浸入海水2个月对复合材料的强度影响不大,但是复合材料的模量有所降低。有机蒙脱土对复合材料的强度影响也不明显,但有机蒙脱土能提高复合材料的模量,加入一定量的有机蒙脱土可以提高复合材料的耐海水性能。