廢玻璃鋼粉／環氧樹脂復合材料的研究

    
   2.3　增韌劑用量對復合材料性能的影響

　　增韌劑用量以相對于環氧樹脂質量的百分數計，不同含量的增韌劑對復合材料性能的影響如表3所示。
     
       由表3可知，隨著端環氧基丁腈橡膠含量的增加，復合材料的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量都逐漸降低，但是沖擊強度增大，斷裂伸長率先大幅增加后有所降低。這是因為ETBN上的環氧基團與環氧樹脂上的環氧基團活性相似，固化過程中參與固化反應，從而使ETBN與環氧樹脂形成交聯網絡。當復合材料受沖擊外力作用時，交聯網絡中的橡膠相能夠吸收能量，從而提高材料的韌性，表現為沖擊強度和斷裂伸長率增大。但斷裂伸長率在ETBN質量分數＞12％后有所下降，這是因為ETBN質量分數為12％時與環氧樹脂具有較好的相結構，當質量分數高達20％時，ETBN與環氧樹脂未完全相分離，有部分溶解在基體中增加了環氧樹脂基體的塑性。另外，由于橡膠本身較軟，隨著ETBN含量增多，復合材料韌性增大，剛性則下降，因此復合材料的拉伸強度、拉伸模量、彎曲強度和彎曲模量逐漸減小。

       2.4　復合材料的微觀結構分析

　　廢玻璃鋼粉／環氧樹脂復合材料的沖擊斷面電子掃描電鏡照片如圖1所示，圖1(a)和圖1(b)分別為未經表面有機化處理及經表面有機化處理的廢玻璃鋼粉與環氧樹脂制備的復合材料沖擊斷面電子掃描電鏡照片。對比圖1(a)和圖1(b)可以看出，未經表面有機化處理的廢玻璃鋼粉中磨碎短玻纖表面光滑，與基體樹脂的粘合力差，使得復合材料在受外力破壞時，常出現纖維脫粘、斷裂和拔出等破壞。另外，未處理廢玻璃鋼粉在復合材料中分散不均，對復合材料起不到應有的增強增韌效果。而經硅烷偶聯劑KH550處理的廢玻璃鋼粉，其表面的KH550分子，其一端的Si(OCH2CH3)，基團可與磨碎短玻纖發生縮合反應，在廢玻璃鋼粉表面形成一層有機膜，另一端的氨基與基體樹脂在固化時產生化學結合。通過偶聯劑的“橋梁作用”促進了廢玻璃鋼粉與基體樹脂間的界面粘結，使二者的相容性提高，廢玻璃鋼粉分散更加均勻，較易形成增強骨架，提高了廢玻璃鋼粉的補強增韌效果。
     
       對比圖1(c)和圖1(d)可以看出，未增韌復合材料斷面相對光滑，表明未增韌復合材料存在脆性過大、韌性不足等缺陷。增韌復合材料斷面照片顯示，在固化過程中有橡膠相析出，形成小球并均勻分散在環氧樹脂基體中，由于．ETBN含有環氧基團，使得分散相的橡膠粒子與基體樹脂有良好的界面粘接，當體系受載時可有效分散、吸收外應力，致使整個體系的韌性有所提高。

3　結　論

      1)WFRPP／EP質量比為50／70、偶聯劑質量分數為5％、增韌劑質量分數為12％，所制得的復合材料綜合性能較好；
　　2)經過表面有機化處理和未經表面有機化處理的廢玻璃鋼粉與環氧樹脂所制得復合材料力學性能的差異表明，可以通過廢玻璃鋼粉的表面有機化處理有效改善廢玻璃鋼粉與基體樹脂的界面粘接，從而明顯提高復合材料的力學性能。
　　3)端環氧基丁腈橡膠對環氧樹脂具有較好的增韌效果，表現在沖擊強度和斷裂伸長率隨ETBN含量的增加而增大。