復合材料由于質量輕且比
強度、
比模量高,廣泛地用于飛行器及
結構件上;盡管
金屬基、
陶瓷基復合材料近年來有很大進展,然而實用的復合材料中
樹脂基體仍然占絕對優勢。
熱固性樹脂特別是
環氧樹脂通常用作復合材料基體樹脂,對基體樹脂進行增韌
改性是提高復合材料的性能關鍵措施。
固化溫度對改性體系有何影響,改性體系的相結構隨固化溫度的不同而不同,如PIP質量分數為17.5%的改性體系120℃固化時,改性體系的相結構將較早被凍結、從而呈現相反轉結構;如果繼續升高固化溫度改性體系的相結構將會繼續演化。
以PEI改性雙酚A型氰酸酯樹脂為例,專家研究了固化溫度對改性體系相結構的影響,結果表明,改性體系的相結構隨固化溫度的不同而不同, PIP質量分數為17.5%的改性體系分別在120℃、150℃和180℃等溫固化6h后的相結構顯示:如在120℃固化6h后改性體系呈相反轉結構,其中PIP富集相為連續相,氰酸酯富集相粒子分散在其中。將固化溫度增加到150℃和180℃,改性體系為雙連續相結構。這種變化可根據相結構的演化過程來解釋,對于
熱塑性/固性共混物的Spinodal相分離而言,在相分離初期熱固性富集相粒子從共混物中析出、呈現相反轉結構;隨后熱固性富集相粒子逐漸長大并開始合并,同時熱
塑性連續相受熱固性富集相
彈性應力的影響,被
擠壓拉伸變形,此時為雙連續相結構。
如果熱固性連續相繼續長大,對熱塑性連續相施加彈性應力,如果這種彈性應力足夠大會造成熱塑性連續相網絡
斷裂,最后形成熱塑性富集相分散在熱固性連續相中的相結構。PIP質量分數為17.5%的改性體系在120℃固化時,較低的固化速度導致相分離速度十分緩慢,當改性體系的
玻璃化溫度接近固化溫度時,由于玻璃化作用(vitrification)改性體系的相結構將較早被凍結,從而呈現相反轉結構。如果繼續升高固化溫度,改性體系的相結構將會繼續演化——固化溫度150℃和180℃時,固化速度和相分離速度都得到提高,但是后者提高的幅度要高于前者,在改性體系玻璃化之前,相結構可從相反轉結構繼續演化到雙連續相結構。總的來說隨著固化溫度的增加,相尺寸和相間距逐漸增加。
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