劉洋++朱文婷++惠瑞敏

摘 要：該文通過采用不同偶聯(lián)劑與偶聯(lián)劑處理方法對碳化硅粒子進(jìn)行改性，結(jié)果表明，復(fù)合材料的界面效果與偶聯(lián)劑改性基團(tuán)有關(guān)，含有氨基基團(tuán)的偶聯(lián)劑KH-550比含有環(huán)氧基團(tuán)的KH-560的處理效果要好，這主要是由于氨基基團(tuán)可以促進(jìn)樹脂基體反應(yīng)導(dǎo)致的。經(jīng)過對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用遷移法使用KH-550對碳化硅顆粒進(jìn)行表面改性時，復(fù)合材料的界面性能較好，能夠具有較好的彎曲力學(xué)性能以及較好的耐沖蝕性。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料 耐沖蝕 偶聯(lián)劑 界面改性

中圖分類號：TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2014）11（a）-0074-01

對于復(fù)合材料來說，顆粒與樹脂之間的界面往往是應(yīng)力集中點和微裂紋發(fā)起點，為了進(jìn)一步改善界面，提高材料整體性能，采用偶聯(lián)劑對其表面進(jìn)行改性。對于耐磨材料的界面性能改善，近年來有諸多偶聯(lián)劑作用機(jī)理已被提出，但是對于材料制造工藝來說，偶聯(lián)劑種類與加入方式對改性的效果卻很少有報道。該文，我們分別比較兩種偶聯(lián)劑（KH-550與KH-560）與兩種加入方法（表面法與遷移法）對改性的效果。

1 實驗方法

1.1 表面處理方法

遷移法：將硅烷偶聯(lián)劑直接加入到樹脂中，混合后依靠分子的擴(kuò)散作用，偶聯(lián)劑分子遷移到粘接界面處產(chǎn)生偶聯(lián)作用。表面預(yù)處理法：將硅烷偶聯(lián)劑與95%的乙醇溶液配成稀溶液，在80 ℃下攪拌3 h，洗滌，抽濾獲得改性顆粒。

1.2 沖蝕磨損試驗機(jī)

沖蝕實驗采取沖蝕漿料為質(zhì)量分?jǐn)?shù)80%的SiC砂漿，漿液pH值為7～8，溫度25 ℃，試驗周期為24 h，每隔2 h停機(jī)稱量一次質(zhì)量。實驗裝置如圖1所示。沖蝕磨損相對含量為：（1）

2 結(jié)果討論

如圖1，通過比較，可以發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑在低含量時，表面法比遷移法彎曲強(qiáng)度較大，說明表面法在低含量下可以有效地對顆粒進(jìn)行有效改性，但隨著偶聯(lián)劑的固含量增加，采用表面法顆粒表面形成偶聯(lián)劑沉積層過后，并且表面法處理的顆粒上含有少量的水，導(dǎo)致強(qiáng)度下降；而采用遷移法比表面處理法獲得的彎曲強(qiáng)度高，在3.2%處獲得最大彎曲強(qiáng)度，這主要是因為遷移法加入偶聯(lián)劑，偶聯(lián)劑在樹脂中形成凝膠、交聯(lián)，這就使樹脂形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于提升材料的力學(xué)性能；此外表面法處理后，粒子表面含有少量的水分，這也可能降低材料的性能。

對比不同偶聯(lián)劑對力學(xué)性能影響，我們發(fā)現(xiàn)偶聯(lián)劑KH-550比KH-560的處理效果要好，這是因為KH-560帶有環(huán)氧基團(tuán)，這使得體系含有較多的環(huán)氧基，因此需要更多固化劑參加固化反應(yīng)，而KH-550的可反應(yīng)官能團(tuán)為氨基，性質(zhì)活潑，很容易和過量的環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)。對固化有良好促進(jìn)作用，所以改性后的復(fù)合材料性能有較大提高。此外，通過比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后，顆粒與樹脂之間的界面經(jīng)過化學(xué)鍵的鏈接，材料的沖蝕性能也得到了提升，KH-550處理的耐沖蝕效果要好于KH-560，這也與力學(xué)性能結(jié)果相似。

從微觀斷口的形貌可以發(fā)現(xiàn)，a圖是經(jīng)過KH-550處理后的斷口形貌，出現(xiàn)魚鱗層狀斷裂特性i，說明在外界載荷作用下，復(fù)合材料沒有從粘接劑固化物與顆粒間斷裂，而是呈現(xiàn)典型的樹脂斷裂特征，證明界面結(jié)合良好，結(jié)合強(qiáng)度大于粘接劑自身強(qiáng)度；從b圖可以發(fā)現(xiàn)，斷裂之后顆粒與樹脂之間依然結(jié)合良好，說明偶聯(lián)劑之間的作用力大于環(huán)氧樹脂的斷裂強(qiáng)度。

3 結(jié)論

通過比較，可以發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料的界面效果與偶聯(lián)劑改性基團(tuán)有關(guān)，含有氨基基團(tuán)的偶聯(lián)劑KH-550比含有環(huán)氧基團(tuán)的KH-560的處理效果要好，這主要是由于氨基基團(tuán)可以促進(jìn)樹脂基體反應(yīng)導(dǎo)致的。同時，偶聯(lián)劑改性方法中遷移法比表面法更好的效果，并且方法簡單，可應(yīng)用在耐沖蝕復(fù)合材料成型上。經(jīng)過對比，發(fā)現(xiàn)當(dāng)采用遷移法使用KH-550對碳化硅顆粒進(jìn)行表面改性時，復(fù)合材料的界面性能較好，能夠具有較好的彎曲力學(xué)性能以及較好的耐沖蝕性。

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