6、纳米颗粒填充聚合物基复合材料钻孔表面粗糙度研究

纳米颗粒填充聚合物基复合材料钻孔表面粗糙度研究

1. 引言

纳米颗粒增强复合材料凭借其出色的机械性能，如高的强度重量比、高耐腐蚀性和低的热膨胀系数，在海洋、航空航天、汽车和建筑等众多工程领域得到了广泛应用。然而，这些复合材料在钻孔过程中可能会出现纤维拔出、基体分层和开裂等问题，这是由于材料的各向异性行为所致。因此，深入了解这些复合材料的加工性能和参数优化至关重要。

2. 材料选择与层压板制备

• 材料选择 ：
  • 采用200 GSM的单向E玻璃纤维制造复合层压板。
  • 基体使用Araldite LY556环氧树脂和Aradur HY951固化剂的混合物，固化剂用量约为5%。
  • 添加两种纳米填料：
    • 蒙脱土粘土（Nanomer ® I.44P），具有胺官能化，堆积密度为200 - 500kg/m³，纵横比为1000，平均表面积为780m²/g。
    • 胺官能化石墨烯粉末，堆积密度为200 - 400 Kg/m³，平均表面积为750m²/g。
  • 使用马来酸酐（C4H2O3）作为表面改性剂，以降低界面张力，确保各相之间具有更好的混溶性。
• 制备步骤 ：
  1. 将纳米颗粒与苯乙烯单体混合后加入环氧树脂中，在50 - 60 °C下以600 - 1200rpm的速度机械搅拌60 - 120分钟。
  2. 使用超声