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减摩耐磨环氧树脂纳米复合材料的研究
Si3N4含量太高，影响其分散性，使粒子易团聚，降低了粒子与基体间的 界面作用力,增强效果下降，可能成为疲劳磨损的诱发点。
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Si3N4与与短碳纤维之间的协调作用，可获得最佳的摩擦磨损性能，但同时 也可能产生相互抑制作用， Si3N4可能会抑制短碳纤维传导基体的能力， 短碳纤维可能会抑制Si3N4的分散。
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优异的粘结性 耐磨蚀性好 良好的分散性能, 能同各种填料、树脂、助剂互溶 固化收缩率低 设备简单，施工方便
缺点：
固化后交联密度高，呈三维网络结构，脆性大 内部存在较大的内应力 摩擦磨损性能较差
通常与无机填料复合来获得良好的减摩耐磨效果。
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涂料（减阻、耐磨、防污、防腐）
电子/机电材料（电力工业、LED封装） 应 用 粘接剂（交通运输、宇航、建筑）
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粘着磨损→磨粒磨损，脱落的短碳纤维和Si3N4在摩擦面上 形成自润滑层
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石墨烯微片增强环氧树脂复合材料性能研究
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质量分数大，发生 团聚界面缺陷增多
石墨烯微片含量对EP摩擦系数的影响
载荷传递，增加抗 摩擦剪切力，且更 不易因裂纹而使材 料失效，导致脱落
石墨烯微片含量多EP磨损率的影响
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复合材料（风机叶片）
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环 氧 树 脂 涂 层 基 本 组 成
*基料 *固化剂（胺类、酸酐类、咪唑类等） 溶剂
填料（SiC、Al2O3、CNTs、石墨烯） 助剂
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915.31
原料
固化物
环氧树脂固化前后红外光谱图
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微纳米粒子增强EP摩擦磨损性能机理
1、填充至基体缺陷内，使基体应 力集中发生改变，应力被分散。
体积分数
பைடு நூலகம்
先升后降，超过临界值， 团聚、分散差、降低交联 密度
粒径
粒径小，比表面积大， 易发生团聚
分散情况
若纳米粒子发生团聚，将使 树脂产生裂纹
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纳米粒子的团聚机理
范德华力
氢键
化学反应
合成材料老化与应用 2010,39 (2):37~38
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分散方法（机械法和表面改性法） 1、机械作用法（机械搅拌、超声波分散）
2、使基体裂纹扩散受阻和钝化，
最终终止裂纹发展为破坏性裂 纹。 3、粒径越小，表面积越大，接触 面积越大，受外力作用时产生更多微裂纹，吸收更多能量。 4、当EP受到摩擦时，微纳米粒子的剥落可以在EP表面形成自润滑 层，降低摩擦系数。 5、微纳米粒子在摩擦过程中能很好的传递和分散热量。
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增 强 增 韧 效 果 的 影 响 因 素
形成共价键
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CNTs掺杂GF/EP复合材料的摩擦磨损性能的研究
酸化后的CNTs更容易实 现均匀分散
CNTs可以更有效地改善 GF和EP结合间的界面,提 高复合材料的整合度
CNTs和a一CNTs对GF/EP复合材料的摩擦系数的影响
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CNTs和a一CNTs对GF/EP复合材料的磨损率的影响
CNTs具有的较强的增强、自润滑效应与良好的导热率
环氧树脂涂料摩擦磨损性能研究
环氧树脂简介
无机粒子在环氧树脂中的分散 环氧\无机粒子摩擦磨损性能 总结与展望
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环氧树脂分类
缩水甘油醚类：
缩水甘油酯类： 缩水甘油胺类：
脂环族环氧树脂： 脂肪族环氧树脂：
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双酚A型环氧树脂，其通式为：
用量最大 化学链段/功能基团-性质 可设计性
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优点：
最常用的方法，单独使用 只能短时间的分散，一般 与其他分散方法相配合
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2、表面修饰法 分散剂
吸附于颗粒表面，降低 表面能
未加分散剂×20000
加分散剂×20000
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硅烷偶联剂
R
能与环氧树脂反应的基团
R HO
水解
MeO
Si OMe
OMe
+3H2O
Si OH + 3MeOH
OH
缩合
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形成氢键
纯EP(a)与0.5wt%GNPs/EP(b)磨痕表面形貌图
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对纯环氧树脂而言，环氧值越小， 摩擦系数越大；
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总结与展望
适量微纳米粒子的加入可有效改善环氧树脂的摩擦磨损性能，但含量太 高，粒子容易团聚，难以分散，反而会降低环氧树脂的摩擦磨损能； 微纳米粒子的加入可改变磨损类型，将粘着磨损转变为磨粒磨损，来增 强环氧树脂的摩擦磨损性能； 在今后的研究中，通过添加不同无机粒子或者不同粒径的无机粒子来研 究环氧树脂的摩擦磨损性能； 多种类型环氧树脂共混来增强环氧树脂 寻求更能提高环氧树脂摩擦磨损性能的微纳米填料
CNTs能够有效地降低复合材料的磨损率;
更好的润滑和提高抗磨损率的作用
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在载荷为120N!滑动速度为0.5耐S及滑动lh的作用下的磨损表面的扫描电镜图: (a)GF/Ep复合材料;(b)CNTs/GF/Ep复合材料;(e)a一CNTsCF/EP复合材料
纤维的断裂及纤维与 基体间的分离
独特的自润滑特性