聚氨酯粘接SiC顆粒復(fù)合材料的制備及其性能研究-材料科學(xué)與工程專(zhuān)業(yè)畢業(yè)論文

1、.西 安 理 工 大 學(xué)碩 士 學(xué)位 論 文h ad b e tt e r e ro sio n we ar re slsta n e e th an th e e o m P o site m at e ri al w ith sin g le 一s iz e S IC P art ie le s . W h e n th e e o nt e nt o f S IC P art ic le s in th e e o m P o site m at e ri al wi th S IC size as 3 0 an d 1 2 0 e y e s th e eo娜 osite h ad t

2、h e best ero sion w ear re sistan ee. Th e ero sion w ear re sistan ee of th e c o m P o site m ate ri a l 、v as se n siti v e to im P ac t an g le s ，an d m e c h 耐 sm d iffe re d un d er d iffe re ntan g le s . U n d er lo w im P ac t an g le s，e ro sio n w e ar m a inl y 、vas th e fl ak e o f m o

3、 d ifi e d eP o x y re sin an d S IC P 翻rt ie le s e au se d b y m ie ro c utt in g an d ro llin g . U n d e r hi g h im P ac t an g le s，e ro sio n we ar m ai ul y wa s 五It ig u e fl ak e o f m o d ifi e d e P o x y re sin an d b re ak uP o f S IC P art ie le s e au se d b y v ert ieal i卿 act . Th

4、e eont ent o f S IC to th e eo呷 o site m at eri al afl 乞et its ero sio n we arre slsts m e e m a rk e d ly. Th e e ro sio n we ar re sistan e e 15 P o o r wh e n ad d in g S IC in e o m P o site rm a lle ro r m u e h . W lle n th e e o ni e n t o f S IC P 涌 e le s in th e e o m P o site m at e ri a

5、l re ac h e d 6 6 wt % ，th ewe ari n g e ap a e ity ac hi e v e d th e m ini m tnn v al u e .K cy w o 川 s : C o m P o site s ， P o ly u re th an e ， S IC P 叭 ie le s ， C o uP lin g a g e ni ， E ro sio n we arIV：目錄目錄摘 要 ·············

6、83;·················································

7、83;·················································

8、83;························I A b stra c t ·······················

9、·················· ”·······························

10、3;················································ 11 1 1 前

11、言 ·················································

12、3;·················································

13、3;··································11.1 選 題 背 景 ·············

14、83;·················································

15、83;·················································

16、83;·· 11.2 高 分 子 復(fù) 合 材 料 ············································&

17、#183;·················································&

18、#183;·········21.2 .1 高 分 子 基 體 ·····································&

19、#183;·················································&

20、#183;··············21.2. 2 填 充 材 料 ································

21、83;·················································

22、83;···············，.··31.2. 3 偶 聯(lián) 劑 ······························

23、;··················································

24、;·····························31.3 聚 氨 酷 研 究 現(xiàn) 狀 ·················

25、3;·················································

26、3;····································51.3 .1 聚 氨 酷 的特 點(diǎn) ··········

27、83;·················································

28、83;·····································61.3 .2 聚 氨 酷 基 體 粘 接 性 能 及 耐 磨 現(xiàn) 狀 ······

29、83;·················································

30、83;········71.3 .3 聚 氨 酷 復(fù) 合 材 料 的填 料 ·····································

31、·············································91.3 .4 聚 氨 酷 的 固 化 劑 ·&#

32、183;·················································&#

33、183;······································.···91.3 .5 聚 合 物 基 顆 粒 增 強(qiáng) 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 特 性 的研 究

34、現(xiàn) 狀 ····························101.4 高 分 子 復(fù) 合 材 料 制 備 工 藝 對(duì) 材 料 性 能 的 影 響 ··············

35、········································ 111.5 本 論 文 研 究 的 主 要 目的及 內(nèi)容 ·····

36、··················································

37、·······················122 復(fù) 合 材 料 的 制 備 及 試 驗(yàn) 方 法 ······················&#

38、183;·················································&#

39、183;···················152. 1 實(shí) 驗(yàn) 原 料 及 儀 器 設(shè) 備 ··························&

40、#183;·················································&

41、#183;······.巧2 .2 試 樣 的 制 備 ········································&#

42、183;·················································&#

43、183;·················· 152. 2 .1 聚 氨 酷 的 合 成 方 法 ···························

44、;··················································

45、;··.152 .2. 2 碳 化 硅 顆 粒 的 預(yù) 處 理 ···········································

46、········································· 162. 2 .3 鋼 基 表 面 的 處 理 工 藝 ····&

47、#183;·················································&

48、#183;················. 162 .2. 4 復(fù) 合 材 料 的 制 備 工 藝 過(guò) 程 ···························

49、83;············，··································· 162 .3 性 能 測(cè)

50、試 與 分 析 表 征 ················································

51、····································. 172 .3 .1 抗 拉 強(qiáng) 度 的 測(cè) 試 ·········

52、3;·················································

53、3;································ 172 .3 .2 剪 切 強(qiáng) 度 的 測(cè) 定 ·············

54、83;·················································

55、83;··················. 182 .3 .3 彎 曲 強(qiáng) 度 的測(cè) 試 ···························&#

56、183;·················································&#

57、183;····. 182. 3 .4 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 性 能 測(cè) 試 ·······································&#

58、183;································193 測(cè) 試 與 分 析 ···············

59、··················································

60、··················································

61、·····213 .1 聚 氨 酷 膠 體 的 力 學(xué) 性 能 ········································

62、83;········································.··.·.·.213 .1.1 固 化 劑 加 入 量 對(duì) 粘 接 性

63、能 的 影 響 ···························，·····················

64、83;··············213 .1.2 偶 聯(lián) 劑 及 其 加 入 量 對(duì) 聚 氨 酷 粘 接 性 能 的 影 響 ···························

65、3;················213 .1.3 消 泡 劑 對(duì) 聚 氨 酷 粘 接 性 能 的影 響 ···························

66、3;····································233 .1.4 膠 粒 比對(duì) 聚 氨 酷 粘 接 性 能 的 影 響 ·······

67、3;·················································

68、3;······2 4為西安 理 工 大 學(xué)碩 士 學(xué)位 論 文3 .2 紅 外 光 譜 分 析 ·····································

69、;··················································

70、;···················253 .2 .1 預(yù) 聚 體 及 固 化 劑 的 紅 外 光 譜 ·························&

71、#183;···················，··························2 63 .2 .2 固 化 反 應(yīng) 的 紅 外

72、 光 譜 分 析 ················································

73、83;···························2 63 .2. 3 偶 聯(lián) 劑 作 用 的 紅 外 光 譜 分 析 ················

74、3;·················································

75、3;····2 84 復(fù) 合 材 料 的 沖 蝕 磨 損 性 能 研 究 ········································

76、83;··············································· 294 .1 固 化 劑 對(duì)

77、 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 性 能 的 影 響 ·············································

78、83;················2 94. 2 偶 聯(lián) 劑 對(duì) 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 性 能 的 影 響 ··························

79、83;···································314. 3 不 同 SI C 顆 粒 對(duì) 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 性 能 的 影 響 ·，·····&#

80、183;··········································324. 4 不 同 沖 蝕 角 度 下 對(duì) 復(fù) 合 材 料 沖 蝕 磨 損 性 能 的

81、 影 響 ················，····························354. 5SI C 顆 粒 加 入 量 對(duì) 復(fù) 合 材 料

82、 沖 蝕 磨 損 性 能 影 響 ···············································&

83、#183;3 75 結(jié) 論 與 展 望 ··············································

84、3;·················································

85、3;······················ 3 95 .1 主 要 結(jié) 論 ········ ················

86、3;·················································

87、3;····································· 3 95 .2 后 續(xù) 工 作 展 望 ·········&

88、#183;·················································&

89、#183;··············································39 致 謝 ··

90、··················································

91、··················································

92、·······························41 參 考 文 獻(xiàn) ·················&

93、#183;，·················································

94、··················································

95、·········43前 言1 前 言，.，選 題 背 景在 現(xiàn) 今 的 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ，很 多 機(jī) 械 零 件 ， 如 各 種 類(lèi) 型 的 水 泵 、輸 送 管 道 、 攪 拌 葉 片 等 ， 會(huì) 長(zhǎng) 期 工 作 在 一 個(gè) 高 磨 損 、腐 蝕 的環(huán) 境 下 。這 些 零 件 不 僅 受 到 水 、氣 及 漿 體 和 砂 料 的 沖 蝕 磨 損 ，還 要 承 受 設(shè) 備 內(nèi)部 及 機(jī) 器 之 間 的對(duì) 磨 ，導(dǎo) 致 材 料 的 嚴(yán) 重 損 壞 、失 效 。據(jù) 不 完 全 統(tǒng) 計(jì) 約 8 0% 的

96、 零 件 失 效 是 由磨 損 引 起 的一，約 三 分 之 一 的 能 源 消 耗 于 摩 擦 磨 損 ， 而 磨 料 磨 損 相 應(yīng) 占到 材 料 磨 損 的 50% 。 由于 生產(chǎn) 過(guò) 程 中 磨 損 的存 在 ，不 僅 消 耗 大 量 能 源 和 材 料 ， 降 低 設(shè) 備 運(yùn) 轉(zhuǎn) 效 率 和 作 業(yè) 質(zhì) 量 ，而 且 導(dǎo) 致 零 部 件 更 換 或 維 修 頻 繁 ，縮 短 設(shè) 備 使 用 周 期 、造 成 極 大 的 直 接 或 間 接 經(jīng) 濟(jì) 損 失 ，對(duì) 國(guó) 民經(jīng) 濟(jì) 的 發(fā) 展 產(chǎn) 生 重 大 影 響 。在 磨 料 磨 損 中 ， 低 應(yīng) 力 沖 蝕 磨 損 又 占到 一 定

97、 比例 13 一91。低 應(yīng) 力 沖 蝕 磨 損 指 的 是 固 體 粒 子 沖 擊 到 材 料 表 面 而 造 成 材 料 流 失 的磨 損 ，其 廣 泛 存 在 于 現(xiàn) 代 工 業(yè) 生 產(chǎn) 中 ，如 礦 山選 礦 中 輸 送 礦 漿 的 渣 漿 泵 過(guò) 流 部 件 和 管 道 的 磨 損 ，火 電廠 輸 送 煤 灰 的 灰 漿 泵 過(guò) 流 部 件 和 管 道 及 閥的 磨 損 ，以及 噴 火 嘴 的 磨 損 ，混 凝 土 和 瀝 青 攪 拌 機(jī) 中 的攪 拌 葉 片 和 護(hù) 板 的 磨 損 ，瀝 青 路 面 攤 鋪 機(jī) 螺 旋 輸 送 器 的 螺 旋 葉 片 的磨 損 等 I0一川。這 些

98、 易 磨 損 件 在 工 作 過(guò) 程 中 不 但 承 受 固 體 粒 子 的 沖 蝕 與 切 削 作 用 ，而 且 還 要 承 受 液 體 介 質(zhì) 的 腐 蝕 作 用 及 高 溫 的 作 用 ( 如 瀝 青 )， 工 作 環(huán) 境 極 其 惡 劣 ，因 而 使 這 些 耐 磨 件 的 使 用 壽 命 較 低 。例 如 : 廣 西 大 成 礦 務(wù) 局 的渣 漿 泵 護(hù) 板 使 用 壽 命 僅 30 0 小 時(shí) ;德 興 銅 礦 選 用 的 采 用 澳 大 利 亞 瓦 爾 曼 公 司 專(zhuān) 利 技 術(shù) 生 產(chǎn) 的 渣 漿 泵 也 僅 使 用 12 00 小 時(shí) ; 陜 西 省 金 堆 成 鋁 業(yè) 公

99、司 選 用 的渣 漿 泵 使 用 壽 命 約 6 00 小 時(shí) l2 一，31 。因 此 ，研 究 開(kāi) 發(fā) 渣 漿 泵 等 的 過(guò) 流 部 件 新 型 耐 磨 材 料 就 顯 得 尤 為 突 出 和 迫 切 ，它 對(duì) 于 提 高 渣 漿 泵 的 使 用 壽 命 、 降低 材 料 和 能 源 消 耗 ，提 高 經(jīng) 濟(jì) 效 益 具 有 非 常 重 要 的 意 義 。由于 磨 損 對(duì) 機(jī) 械 零 件 失 效 的 重 要 影 響 ，為 了控 制 和 減 少 材 料 的 磨 損 ，近 些 年 來(lái) 國(guó) 內(nèi) 外對(duì) 于 耐 沖 蝕 磨 損 材 料 的 研 究 極 為 重 視 。長(zhǎng) 期 以來(lái) 人 們 在 耐 磨

100、 材 料 的研 究 中 ，耗 費(fèi) 了大 量 的 人 力 、物 力 和 財(cái) 力 ，希 望 能 在 耐 磨 性 、韌 性 及 其 它 所 需 性 能 間 得 到 滿 意 的 結(jié) 合 ，從 而 出 現(xiàn) 了 各 種 合 金 鋼 及 含 有 大 量 合 金 元 素 的 白 口鑄 鐵 4 。 目前 在 工 礦 企 業(yè) 中 應(yīng) 用 的 耐 磨 材 料 種 類(lèi) 很 多 ， 其 中 經(jīng) 常 用 于 沖 蝕 磨 損 的 耐 磨 材 料 主 要 有 白 口鑄 鐵 類(lèi) 、 耐 磨 鋼 類(lèi) 、 有 色 合 金 類(lèi) 、 陶 瓷 類(lèi) 、 塑 料 橡 膠 類(lèi) 等 幾 大 類(lèi) 別 。在 水 力 、電 力 和 海 洋 運(yùn) 輸 等

101、 行 業(yè) ，許 多 設(shè) 備 如 水 輪 機(jī) 、各 種 類(lèi) 型 的 水 泵 、輸 送 管 道 等 ， 長(zhǎng) 期 工 作 于 潮 濕 環(huán) 境 下 ，不 僅 受 到 水 的侵 蝕 及 水 中弱 酸 性 或 弱 堿 性 介 質(zhì) 的 腐 蝕 ，還 受 到 漿 體 和 砂 料 對(duì) 設(shè) 備 的沖 蝕 磨 損 ，再 加 上 設(shè) 備 內(nèi)部 及 機(jī) 器 之 間存 在 對(duì) 磨 ，材 料 表 面 的 失 效 特 別 嚴(yán) 重 。 其 中 ，沖 蝕 磨 損 占工 業(yè) 生 產(chǎn) 中經(jīng) 常 出 現(xiàn) 的 磨 損 破 壞 總 數(shù) 的 80 % 。 如 何 更 好 的 保 護(hù) 機(jī) 械 設(shè) 備 金 屬 表 面 就 成 為 一 大 有 待

102、 解 決 的 問(wèn)題 。隨 著 材 料 工 業(yè) 的 不 斷 發(fā) 展 ，復(fù) 合 材 料 層 出 不 窮 ，尋 求 耐 磨 性 能 優(yōu) 于 鋼 材 、與 鋼 材 表 而 粘 合 強(qiáng) 度 高 、較 低 溫 度 條 件 下 固 化 、制 造 簡(jiǎn) 單 、 操 作 方 便 同 時(shí) 兼 備 其 他 性 能 的 高 分 子 基 復(fù) 合 復(fù) 合 材 料 以 解 決 成 型 零 件 的 磨 損 問(wèn) 題 是 具 有 現(xiàn) 實(shí) 意 義 的 。西安 理 工 大學(xué)碩 士 學(xué)位 論 文，.2 高 分 子 復(fù) 合 材 料高 分 子 材 料 相 對(duì) 于 傳 統(tǒng) 材 料 ，如 水 泥 、玻 璃 、陶 瓷 和 金 屬 而 言 起 步

103、較 晚 ，但 其 發(fā) 展 速 度 及 應(yīng) 用 的 廣 泛 性 卻 大 大 超 過(guò) 了傳 統(tǒng) 材 料 。當(dāng) 今 ，高 分 子 材 料 己 與 金 屬 材 料 和 無(wú) 機(jī) 非 金 屬 材 料 并 駕 齊 驅(qū) ，構(gòu) 成 了材 料 領(lǐng) 域 的三 大 門(mén)類(lèi) 材 料 。作 為 高 分 子 材 料 一 種 的 工 程 塑 料 的 出 現(xiàn) ， 被 認(rèn) 為 是 20世 紀(jì) 重 大 科 技 成 果 之 一 。 由于 具 有 高 比 強(qiáng) 度 、 易 加 工 性 和 優(yōu) 異 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 等 ，塑 料 及 其 復(fù) 合 材 料 已經(jīng) 逐 步 取 代 金 屬 等 傳 統(tǒng) 材 料 而 應(yīng) 用 于 社 會(huì) 生 產(chǎn)

104、和 人 民 生 活 的 方 方 面 面 (如 航 空 、 航 天 、 化 工 、 紡 織 、 機(jī) 械 、儀 器 儀 表 、 汽 車(chē) 、 摩 托 車(chē) 及 醫(yī) 學(xué) 等 )3.l 5一，71。 目 前 ，應(yīng) 用 最 廣 泛 的 聚 合 物 基 體 材 料 主 要 有 P E ，P 只 P v C ，隊(duì) ，P C ，P O M ，P P S 和 P E E K 等 。對(duì) 于 高 分 子 耐 磨 材 料 的 耐 磨 性 能 的 影 響 因 素 主 要 有 下 面 幾 個(gè) 方 面 l“:l)基 體 本 身 的 物 理 化 學(xué) 性 能 。如 強(qiáng) 度 、韌 性 、耐 磨 性 、耐 蝕 性 等 。而 固 化 劑

105、 的 種 類(lèi) 、增 韌 劑 的 特 性 和 添 加 比 例 以 及 改 性 物 質(zhì) 的 選 擇 等 因 素 都 會(huì) 對(duì) 其 產(chǎn) 生 影 響 。2)填 料 的 硬 度 、 純 度 、 耐 磨 性 能 、 粒 度 分 布 、添 加 量 等 。而 如 何 向基 體 中有 效 地 加 入 更 多 的 填 料 顆 粒 是 提 高 復(fù) 合 材 料 耐 磨 性 能 以 及 降 低 成 本 的 關(guān) 鍵 因 素 。3)基 體 與 填 料 的 配 合 。包 括 基 體 材 料 對(duì) 填 料 顆 粒 的 粘 附 質(zhì) 量 、 填 料 顆 粒 在 基 體 中 的 分 布 均 勻 性 以及 復(fù) 合 材 料 的 致 密 性

106、等 。這 種 復(fù) 合 材 料 除 了 可 用 于 零 件 表 面 耐 腐 蝕 、耐 磨 損 的 預(yù) 置 涂 層 及 零 件 腐 蝕 磨 損 表 面 的 修 復(fù) 之 外 ，還 廣 泛 用 于 修 補(bǔ) 工 件 上 的 各 種 缺 陷 如 裂 紋 、劃 傷 、尺 寸超 差及 鑄造 缺 陷等 ，其 應(yīng) 用 前 景 十 分 廣 闊 I9一。復(fù) 合 新 材 料 作 為 一 個(gè) 嶄 新 的 研 究 領(lǐng) 域 ， 理 論 上 還 不 成 熟 ， 制 備 技 術(shù) 也 不 完 善 124 ， 對(duì) 材 料 的 復(fù) 合 機(jī) 理 、材 料 的 結(jié) 構(gòu) 及 結(jié) 構(gòu) 與 性 能 的 關(guān) 系 等 方 面 有 待 進(jìn) 一 步 探

107、 索 。制 備 復(fù) 合 材 料 常 常 有 三 種 模 式 : 有 機(jī) 物 與 有 機(jī) 物 復(fù) 合 ，無(wú) 機(jī) 物 與 無(wú) 機(jī) 物 復(fù) 合 ，有 機(jī) 物 與 無(wú) 機(jī) 物 的 復(fù) 合 ， 其 中 最 難 的 就 是 第 三 種 。 聚 合 物 /無(wú) 機(jī) 粒 子 復(fù) 合 材 料 是 極 具 應(yīng) 用 前 景 的 材 料 ， 功 能 化 復(fù) 合 材 料 的 實(shí) 例 己經(jīng) 出現(xiàn) ， 開(kāi) 展 實(shí) 際 的 開(kāi) 發(fā) 研 究 工 作 ，將 有 助 于 傳 統(tǒng) 材 料 的 更 新 換 代 。高 分 子 復(fù) 合 材 料 一 般 由 以下 幾 個(gè) 部 分組 成 125 】: 基 體 、增 強(qiáng) 相 、固化 劑 ( 固 化

108、 促 進(jìn) 劑 )、偶 聯(lián) 劑 和 輔 助 材 料 等 組 成 。1.2 .1 高 分 子 基 體基 體 材 料 是 高 分 子 復(fù) 合 材 料 中重 要 組 成 部 分 ，它 的 作 用 有 : (l) 使 被 涂 敷 基 體 和 耐 磨 復(fù) 合 涂 層 牢 固 的 粘 接 在 一 起 。(2) 構(gòu) 成 復(fù) 合 涂 層 的 骨 架 。(3) 均 勻 地 傳 遞 載 荷 從 而 提 高 復(fù) 合 涂 層 的 耐 磨 性 。聚 酷 樹(shù) 脂 品 種 多 ，適 應(yīng) 性 廣 。它 的特 點(diǎn) 是 工 藝 性 好 、粘 度 低 ，可 在 室 溫 下 固 化 ，固 化 過(guò) 程 中 沒(méi) 有 低 分 子 副 產(chǎn) 物

109、 。它 的 缺 點(diǎn) 是 力 學(xué) 性 能 不 如 環(huán) 氧 樹(shù) 脂 ，耐 熱 性 較 差 。因 此 ，很 少 用 于 受 力 較 強(qiáng) 的 制 品 中 。環(huán) 氧 樹(shù) 脂 可 用 于 金 屬 與 非 金 屬 或 不 同質(zhì) 的 材 料 之 間 的 粘 接 ，該 類(lèi) 膠 粘 劑 與 其 它 膠 粘 劑 相 比 ，粘 接 強(qiáng) 度 高 、工 藝 性 能 良好 ，它 在 室 溫 下 加 壓 或 不 加 壓 都 可 固 化 ，并 能 獲 得 良好 的 強(qiáng) 度 。在 不 加 入 固 化 劑 和 不 含 有 堿 性 組 份 時(shí) ，可 以長(zhǎng) 期 保 存 。固 化 時(shí) 收 縮 率 低 、固 化 后 在一 定 情 況 下

110、可 進(jìn) 行 機(jī) 加 工 。缺 點(diǎn) 是 韌 性 差 ， 價(jià) 格 較 高 126 】。前 J 一，. . 口 . . 門(mén) . 曰 . . . 曰 . 曰 . . . . . . . . . .酚 醛 樹(shù) 脂 因 耐 熱 、耐 燃 、耐 磨 、粘 接 性 能 好 、機(jī) 械 強(qiáng) 度 高 ，且 價(jià) 格 低 廉 ，而 被 廣 泛 用 作 有 機(jī) 磨 具 的 樹(shù) 脂 結(jié) 合 劑 腳一。但 是 由于 其 脆 性 較 大 ，使 其 使 用 性 能 受 到 一 定 限制 。聚 氨 酷 彈 性 體 具 有 較 高 的機(jī) 械 強(qiáng) 度 ，在 寬 廣 的 硬 度 范 圍 內(nèi)仍 具 有 較 好 的 彈 性 ，良好 的 耐

111、熱 、耐 油 、耐 溶 劑 性 能 、耐 低 溫 、耐 臭 氧 和 耐 輻 射 ，韌 性 強(qiáng) 、粘 接 性 和 彈 性 優(yōu) 良 ; 但 加 工 性 能 、耐 寒 性 、耐 水 解 性 差 30l 。1.2 .2 填 充 材 料對(duì) 于 聚 合 物 復(fù) 合 材 料 ，填 料 可 以 降 低 成 本 和 改 善 復(fù) 合 材 料 的 性 能 ，如 填 料 的 加 入 可 提 高 耐 磨 性 、減 少 樹(shù) 脂 的 流 動(dòng) 性 、收 縮 性 、降 低 固 化 時(shí) 因 隔 熱 而 引 起 的 溫 度 升 高 等 。還 可 不 同程 度 的 提 高 制 品 的 耐 酸 性 、 耐 熱 性 和 導(dǎo) 熱 性 等

112、使 用 性 能 131 。但 填 料 相 應(yīng) 地 降 低 了 制 品 的 某 些 機(jī) 械 性 能 ，如 抗 沖 擊 和 抗 拉 強(qiáng) 度 ，因此 填 料 用 量 要 適 當(dāng) ，填 料 的 用 量 除 了考 慮 制 品 的 各 種 性 能 要 求 外 ， 還 要 滿 足 工 藝 上 的 要 求 ， 并 保 證 填 料 能 被 樹(shù) 脂 所 潤(rùn) 濕 132 1。耐 磨 填 料 一 般 多 用 高 硬 度 磨 料 如 A 12O 3、金 剛 砂 、si C 及 金 屬 氧 化 物 等 。不 同 的 填 料對(duì) 復(fù) 合 材 料 耐 磨 性 的 影 響 見(jiàn) 表 1一1 。表 中 數(shù) 據(jù) 是 以 開(kāi) 環(huán) 環(huán) 氧

113、 樹(shù) 脂 為 基 體 ，加 入 各 種 填 料 為 樣 品 進(jìn) 行 測(cè) 試 的 結(jié) 果 。編 號(hào) 1 為 純 樹(shù) 脂 涂 層 耐 磨 性 ?？?見(jiàn) 有 無(wú) 填 料 和 填 料 種 類(lèi) 不 同 ，抗 沖 蝕 磨 損 性 能 有 顯 著 的 差 異 。尤 其 是 加 入 si C 、A1 2O 3 等 硬 質(zhì) 填 料 。表 1一1 填 料 對(duì) 復(fù) 合 材 料 耐 磨 性 的 影 響 133 一 T a b le l 一1 T h e e ffe ct o f fi lle r o n e omP o site s w e ar re sis仁In e e編 號(hào)填 料耐 磨 性 (失 重 )編 號(hào)填

114、 料耐 磨 性 (失 重 )l無(wú)0 .0 4 837二 氧 化 硅0 .0 0 3 92二 氧 化 欽0 .0 3 6 08碳 化 硅0 .0 0 743三 氧 化 銻0 .0 3 109氮 化 硼0 .0 15 04三 氧 化 鐵0 .03 9 010鐵 粉0 .0 15 05三 氧 化 鉻0 .0 1701 1銅 粉0 .0 15 66氧 化 鋁0 .0 0 7 412鋁 粉0 .0 15 6si C 顆 粒 有 良好 的 化 學(xué) 穩(wěn) 定 性 ，高 的 強(qiáng) 度 和 硬 度 ，價(jià) 格 比較 便 宜 ，其 在 多 方 面 和 領(lǐng) 域 得 到 了較 廣 泛 的 應(yīng) 用 。因 此 ，從 耐 磨 性

115、 能 和 經(jīng) 濟(jì) 上 考 慮 ，si C 顆 粒 是 一 種 適 宜 于 聚 合 物 復(fù) 合 材 料 的 填 料 。1.2 .3 偶 聯(lián) 劑不管是哪種補(bǔ)強(qiáng)增韌機(jī)理都認(rèn) 為填料 與基體 的界面結(jié)合是十分重要 的 。補(bǔ)強(qiáng)增韌 的機(jī) 理 都 是 外 來(lái) 負(fù) 荷 力 在 界 面 附近 發(fā) 生 變 化 而 部 分 被 吸 收 ，所 以填 料 與 基 體 界 面 的 結(jié) 合 狀 況 是 填 料 能 否 對(duì) 負(fù) 荷 材 料 起 到 補(bǔ) 強(qiáng) 增 韌 的 一 個(gè) 關(guān) 鍵 因 素 。界 面 結(jié) 合 力 太 強(qiáng) ，填 料 可 以增 強(qiáng) 但 沒(méi) 有 增 韌 效 果 ，呈 脆 性 斷 裂 特 征 ; 界面 結(jié) 合 力

116、太 弱 ，外 界 負(fù) 載 不 能 被 有 效 地 傳 遞 給 填 料 ，起 不 到 補(bǔ) 強(qiáng) 增 韌 的 效 果 35 .3 6 。西安 理 工 大學(xué)碩 士 學(xué)位 論 文改 良填 料 界 面 的 最 重 要 方 法 還 是 通 過(guò) 使 用 偶 聯(lián) 劑 等 添 加 劑 ，這 種 方 法 適 用 于 絕 大 多 數(shù) 聚 合 物 復(fù) 合 材 料 。有 機(jī) 硅 偶 聯(lián) 劑 一 端 的烷 氧 基 或 鹵素 等 與 被 粘 物 (如 無(wú) 機(jī) 材 料 ) 表 面 結(jié) 合 ， 而 分 子 的 另 一 端 活 性 集 團(tuán) (如 氨 基 ) 即 與 膠 粘 劑 分 子 結(jié) 合 ， 在 基 材 跟 膠 粘 劑 之 間

117、 起 “架 橋 ” 作 用 ， 形 成 一 層 疏 水 性 的 化 學(xué) 粘 接 層 。硅 烷 偶 聯(lián) 劑 是 聚 合 物 基 復(fù) 合 材 料 中應(yīng) 用 最 廣 的 一 種 ，即 使 濃 度 非 常 低 ，也 能 顯 著 地 改 進(jìn) 力 學(xué) 性 能 137 。 各 種 聚 合 物 都 有 適 用 的 偶 聯(lián) 劑 ， 經(jīng) 每 種 偶 聯(lián) 劑 處 理 后 的 無(wú) 機(jī) 填 料 ， 都 有 自 己相 應(yīng) 的 樹(shù) 脂 基 體 適 用 范 圍 。聚 氨 酷 彈 性 體 常 用 的硅 烷 偶 聯(lián) 劑 有 : Y一氨 丙 基 三 乙氧 基 硅 烷 (K H 一55 0) 、丫一縮 水 甘 油 醚 基 丙 基 三

118、 甲氧 基 硅 烷 (K H 一56 0) 、苯 胺 甲 基 三 乙 氧 基 硅 烷 等 【3v 。 硅 烷 偶 聯(lián) 劑 中 含 有 兩 類(lèi) 不 同 的 化 學(xué) 官 能 團(tuán) ，它 的 一 端 能 與 無(wú) 機(jī) 填 料 表 面 的 O H 反 應(yīng) ，形 成 氫 鍵 ，并 在 一 定 的 條 件 下 縮 合 、脫 水 和 固化 ，形 成 共 價(jià) 鍵 ; 另 一 端 又 能 與 有 機(jī) 高 分 材 料 結(jié) 合 ， 從 而 使 有 機(jī) 高 分 子 材 料 硅 烷 偶 聯(lián) 劑 無(wú) 機(jī) 材 料 之 間 產(chǎn) 生 一 種 良好 的 界 面 結(jié) 合 ，將 兩 種 性 質(zhì) 差 異 較 大 的 材 料 牢 固 的 結(jié)

119、 合 在 一 起 。硅 烷 偶 聯(lián) 劑 是 一 類(lèi) 分 子 同 時(shí) 含 有 兩 種 不 同化 學(xué) 性 質(zhì) 基 團(tuán) 的 特 殊 結(jié) 構(gòu) 的有 機(jī) 硅 化 合物 ，它 們 可 用 以下 通 式 表 示 :Y 一 R 一 S IX 3式 中 :Y 一 R 為 非 水 解 基 團(tuán) ; X 3 為 可 水 解 基 團(tuán) ;Y 是 可 以和 有 機(jī) 化 合 物 起 反應(yīng) 的基 團(tuán) (如 乙烯 基 、氨 基 、環(huán) 氧 基 、疊 氮 基 等 );R 是 短 鏈 亞 烷 基 ( 也 稱(chēng) 短 鏈 烷 撐 基 );通 過(guò) R 把 Y 與 si 原 子 連 接 起 來(lái) ，X 是 可 以進(jìn) 行 水 解 反 應(yīng) ， 并 生 成 5 1一刊O H 的 基 團(tuán) ， 一 般 的 硅 烷 偶 聯(lián) 劑 是 含 有 三 個(gè) 可 水 解 的基 團(tuán) 。硅 烷 偶 聯(lián) 劑 與 無(wú) 基 填 料 的 反 應(yīng) 過(guò) 程 如 圖 1一1 。該 反 應(yīng)