废玻璃钢粉／环氧树脂复合材料的研究

    
   2.3　增韧剂用量对复合材料性能的影响

　　增韧剂用量以相对于环氧树脂质量的百分数计，不同含量的增韧剂对复合材料性能的影响如表3所示。
     
       由表3可知，随着端环氧基丁腈橡胶含量的增加，复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量都逐渐降低，但是冲击强度增大，断裂伸长率先大幅增加后有所降低。这是因为ETBN上的环氧基团与环氧树脂上的环氧基团活性相似，固化过程中参与固化反应，从而使ETBN与环氧树脂形成交联网络。当复合材料受冲击外力作用时，交联网络中的橡胶相能够吸收能量，从而提高材料的韧性，表现为冲击强度和断裂伸长率增大。但断裂伸长率在ETBN质量分数＞12％后有所下降，这是因为ETBN质量分数为12％时与环氧树脂具有较好的相结构，当质量分数高达20％时，ETBN与环氧树脂未完全相分离，有部分溶解在基体中增加了环氧树脂基体的塑性。另外，由于橡胶本身较软，随着ETBN含量增多，复合材料韧性增大，刚性则下降，因此复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量逐渐减小。

       2.4　复合材料的微观结构分析

　　废玻璃钢粉／环氧树脂复合材料的冲击断面电子扫描电镜照片如图1所示，图1(a)和图1(b)分别为未经表面有机化处理及经表面有机化处理的废玻璃钢粉与环氧树脂制备的复合材料冲击断面电子扫描电镜照片。对比图1(a)和图1(b)可以看出，未经表面有机化处理的废玻璃钢粉中磨碎短玻纤表面光滑，与基体树脂的粘合力差，使得复合材料在受外力破坏时，常出现纤维脱粘、断裂和拔出等破坏。另外，未处理废玻璃钢粉在复合材料中分散不均，对复合材料起不到应有的增强增韧效果。而经硅烷偶联剂KH550处理的废玻璃钢粉，其表面的KH550分子，其一端的Si(OCH2CH3)，基团可与磨碎短玻纤发生缩合反应，在废玻璃钢粉表面形成一层有机膜，另一端的氨基与基体树脂在固化时产生化学结合。通过偶联剂的“桥梁作用”促进了废玻璃钢粉与基体树脂间的界面粘结，使二者的相容性提高，废玻璃钢粉分散更加均匀，较易形成增强骨架，提高了废玻璃钢粉的补强增韧效果。
     
       对比图1(c)和图1(d)可以看出，未增韧复合材料断面相对光滑，表明未增韧复合材料存在脆性过大、韧性不足等缺陷。增韧复合材料断面照片显示，在固化过程中有橡胶相析出，形成小球并均匀分散在环氧树脂基体中，由于．ETBN含有环氧基团，使得分散相的橡胶粒子与基体树脂有良好的界面粘接，当体系受载时可有效分散、吸收外应力，致使整个体系的韧性有所提高。

3　结　论

      1)WFRPP／EP质量比为50／70、偶联剂质量分数为5％、增韧剂质量分数为12％，所制得的复合材料综合性能较好；
　　2)经过表面有机化处理和未经表面有机化处理的废玻璃钢粉与环氧树脂所制得复合材料力学性能的差异表明，可以通过废玻璃钢粉的表面有机化处理有效改善废玻璃钢粉与基体树脂的界面粘接，从而明显提高复合材料的力学性能。
　　3)端环氧基丁腈橡胶对环氧树脂具有较好的增韧效果，表现在冲击强度和断裂伸长率随ETBN含量的增加而增大。