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本文首先采用BMI改性环氧树脂复合体系,并采用DSC、DMA、TGA、SEM及力学性能等测试手段研究了E-51/BMI/BDA/DDS复合材料的耐热性、力学性能以及弯曲断面微观形貌。接着采用纳米二氧化硅增韧BMI/DBA/纳米Si O2/DDS/E-51复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)、动态热机械分析仪(DMA)、热重分析(TGA)和力学性能测试研究了不同Nano-Si O2含量对BMI/DBA/Nano-Si O2/DDS/E-51复合体系热性能和力学性能的影响。结果表明,加入一定量的纳米Si O2可提高BMI/DBA/Nano-Si O2/DDS/E-51复合体系的力学强度和耐热性,当纳米Si O2的质量分数为2.0%时,E-51/BMI/DDS/纳米Si O2复合材料具有良好的力学性能,其拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度比E-51/BMI/DDS复合材料分别提高了24.1%、25.4%和83.8%;同时,纳米Si O2含量为2.0%时,E-51/BMI/DDS/纳米Si O2复合材料具有良好的耐热性,其初始热分解温度和最大热分解温度分别为375.53℃、401.79℃。此外,应用扫描电镜(SEM)对BMI/DBA/Nano-Si O2/DDS/E-51复合材料断面的微观形态学进行表征,结果分析表明BMI/DBA/Nano-Si O2/DDS/E-51复合材料弯曲断面比不加纳米Si O2时更加粗糙,表面有许多褶皱。随着纳米Si O2掺量的增加,复合材料弯曲断面粗糙程度增加,暗示了由于纳米Si O2的加入,改变了微裂纹的传播路径,进而使得微裂纹传播更加困难。另外,当纳米Si O2掺量为2.0wt%时,断裂面的褶皱最多,也暗示复合材料弯曲强度达到最大值。所以,纳米Si O2粒子的存在可能干扰了微裂纹传播方向,从而改变了微裂纹的传播路径,故把纳米Si O2粒子加入到复合材料中提高了其弯曲强度。最后采用短切碳纤维制备出了E-51/BMI/DBA/DDS/CF复合材料,并研究了碳纤维(CF)掺量对复合材料热性能和力学性能的影响,即对该复合体系的固化样条进行了DSC、TGA、DMA和力学性能测试。结果表明,当碳纤维掺量为0.25wt%时,E-51/BMI/DBA/DDS/CF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击韧性比未掺加碳纤维时的E-51/BMI/DBA/DDS复合材料分别提高了48.52%、32.15%、25.77%以及150.91%。并发现,加入碳纤维对该复合材料的热性能有微弱的提高作用。此外,运用SEM对该复合体系样条的弯曲断面形态学进行了分析,发现纤维掺量低于0.25wt%时,碳纤维良好地分散在了树脂基体中。在材料遭受外力破坏过程中,微裂纹传播增长时,如若遇到碳纤维,传播方向将发生改变。同时桥联效应也防止了裂纹增长,从而增加了复合材料的弯曲强度。河流状条纹数量增多,同时条纹间距离减小,表面粗糙程度增加等现象均暗示了,由于掺加了碳纤维,微裂纹传播路径被改变了,使得微裂纹的传播与增长更加困难。当碳纤维掺量由0.25wt%增加至0.35wt%时,观察到明显的碳纤维团聚现象。在较高的外加载荷作用下,碳纤维团聚区易形成应力集中区,引发微裂纹产生,使得材料迅速被破坏。因此,当碳纤维掺量高于0.25wt%时,弯曲强度便开始逐渐下降。