摘要
作为一种高性能结构材料，环氧树脂(EP)基复合材料被广泛应用于航天、航海、石油勘探等领域。近年来，人们对环氧树脂基复合材料的性能提出了更高的要求。本文以环氧树脂E-51为基体，不同含量氧化石墨烯(GO)改性后的空心玻璃微珠(HGM)为填料，采用浇注成型工艺制备了四种环氧树脂基复合材料，测试其性能，并与HGM/EP复合材料做对比。具体研究内容如下: 1.利用浇注成型工艺制备不同体积分数空心玻璃微珠改性环氧树脂基复合材料，性能测试结果表明:随着HGM体积分数的增加，复合材料的孔隙率增大，密度降低，压缩模量和压缩强度下降，当HGM体积分数从40％增加至45％时，复合材料密度降低了5.4％，孔隙率值增大了0.23％，当HGM体积分数由45％增加到50％时，材料的孔隙率值增大了0.4％，分析得出，当HGM的体积分数为45％时，复合材料的综合性能达到最佳。 2.利用不同含量的氧化石墨烯对体积分数为45％的空心玻璃微珠进行改性，得到复合增强体，通过SEM、FTIR测试、XRD测试、TGA测试、EDS测试和原位纳米力学测试系统对其表征，分析发现:氧化石墨烯不仅可以很好的附着在玻璃微珠表面，还能提升空心玻璃微珠的杨氏模量。 3.采用复合增强体对环氧树脂E-51进行改性，制备环氧树脂基复合材料，对试样进行力学性能测试并对断口进行SEM微观分析，分析发现:当复增体中GO的质量分数为0.3％时，环氧树脂基复合材料的拉伸强度、压缩强度和弯曲强度达到最高，相比空心玻璃微珠-EP，试样的拉伸强度、压缩强度和弯曲强度分别提高了94％、43.5％和26.0％，当GO质量分数为0.45％时，复合材料的冲击强度达到最高，相比空心玻璃微珠-EP，试样的冲击强度提高了100.08％;氧化石墨烯的添加可以很好的改善复增体与树脂基体间的界面结合性，从而大大增强两者间的粘结性能，但是，氧化石墨烯的质量分数超过一定范围，会引起复增体在树脂基体中的团聚，导致试样出现应力集中，造成试样的破坏。
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