環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料憑借其高比強(qiáng)度、高比剛度、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、耐腐蝕性能好、便于大面積整體成型等優(yōu)點(diǎn)在國民經(jīng)濟(jì)、國防建設(shè)中已得到廣泛應(yīng)用，但純的環(huán)氧樹脂存在質(zhì)脆、韌性低、耐開裂性差及抗沖擊性差等力學(xué)性能上的缺點(diǎn)。此外，胺類固化的環(huán)氧樹脂由于結(jié)構(gòu)中含有大量羥基、胺基等極性親水基團(tuán)，及一些沒有固化的殘余分子，使其存在吸濕性強(qiáng)、吸水率高等方面的缺點(diǎn)。紫外光也可引起許多化學(xué)反應(yīng)，使環(huán)氧樹脂發(fā)生氧化和降解，加速其老化，從而縮短其使用壽命。為此，本文通過氬氣霧化電弧噴涂法來制備鋁粉末，并采用涂覆的方法在純環(huán)氧樹脂的表面制備一層鋁粉/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層，研究了該復(fù)合涂層對(duì)環(huán)氧樹脂力學(xué)性能的影響，并對(duì)試樣進(jìn)行了紅外光譜分析。此外，還研究了復(fù)合涂層對(duì)環(huán)氧樹脂的耐濕熱老化性能和耐紫外老化性能的影響。
研究結(jié)果表明：鋁粉/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層可有效提高環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能。當(dāng)鋁粉為6wt%時(shí)，環(huán)氧樹脂的拉伸和彎曲強(qiáng)度分別達(dá)到最大為45.1MPa和94.6MPa，比純環(huán)氧樹脂的分別提高了52.4%乞和57.6%;磨損率及平均摩擦系數(shù)達(dá)到最低分別為2.46×10-6cm3/(N-min)和0.32，比純環(huán)氧樹脂的降低了22.1%和23.8%;相同沖擊力下，該復(fù)合涂層能有效降低環(huán)氧樹脂板材所受沖量;試樣拉伸斷口形貌變得凹凸不平，鋁粉增加了環(huán)氧樹脂的斷裂韌性;鋁粉的添加并沒有對(duì)環(huán)氧樹脂結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響。
鋁粉/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層可減少濕熱老化對(duì)環(huán)氧樹脂性能的影響。當(dāng)鋁粉為6wt%時(shí)，復(fù)合涂層可有效降低環(huán)氧樹脂的吸水率，此時(shí)水在環(huán)氧樹脂中的擴(kuò)散系數(shù)最小為6.11×10-5m2/s，比在純環(huán)氧樹脂中的降低了36.9%;濕熱老化后，環(huán)氧樹脂的拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度損失率以及磨損率的增長率均隨涂層中鋁粉含量的增大先減小后增大，當(dāng)鋁粉為6wt%時(shí)，拉伸強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度損失率均達(dá)到最低分別為9.1%和7.6%，磨損率比老化前增加了9.9%名;濕熱老化后，純環(huán)氧樹脂其局部區(qū)域已產(chǎn)生一定塑性變形，而添加6wt%鋁粉的試樣斷口形貌變化較小;環(huán)氧樹脂濕熱老化后結(jié)構(gòu)也沒有發(fā)生變化。
鋁粉/環(huán)氧樹脂復(fù)合涂層可以有效的提高環(huán)氧樹脂的耐紫外老化性能。紫外老化后，環(huán)氧樹脂發(fā)生黃變且黃變程度隨鋁粉含量的增加逐漸減弱，并且強(qiáng)度損失率也隨鋁粉含量的增大逐漸減小，當(dāng)鋁粉為10wt%時(shí)，拉伸和彎曲強(qiáng)度損失率最小分別為7.9%和8.2%;純的環(huán)氧樹脂紫外老化后拉伸斷裂有脆性劣化趨勢(shì);環(huán)氧樹脂紫外老化后其結(jié)構(gòu)也沒有發(fā)生變化。
