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(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)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(zhǎng)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。
