增强体类型与环氧/固化剂配比对复合材料固化质量及力学性能的影响机制研究

《Journal of Applied Polymer Science》：Effect of Reinforcement Type and Epoxy-to-Hardener Ratio on the Curing Quality and Mechanical Properties of Epoxy Composites

本研究针对增强体类型与环氧/固化剂配比（ER:H）对环氧复合材料固化质量及性能影响机制不清的问题，通过差示扫描量热法（DSC）与固化指数（CI）分析，系统评估了尼龙网、铝箔、聚乙烯和黄麻纤维在8:2和7:3配比下的交联效率与性能。结果表明，铝箔增强且ER:H=7:3时固化焓值最高（1049.3 J·g?1），固化等级为“优异”，弹性模量达24.1 GPa，硬度提升约22%，吸水率低于0.1%，为高性能结构材料设计提供了重要依据。

　　

通过结合差示扫描量热法（Differential Scanning Calorimetry, DSC）与固化指数（Cure Index, CI）分析，研究人员定量评估了增强体类型及环氧/固化剂配比（Epoxy-to-Hardener Ratio, ER:H）对环氧复合材料交联效率、结构与力学性能的协同影响。实验采用尼龙网、铝箔、聚乙烯及黄麻纤维作为增强体，在ER:H为8:2和7:3的配比下制备复合材料。DSC热分析显示，铝箔增强且ER:H=7:3的样品固化焓值最高（1049.3 J·g^?1），较未增强环氧树脂（695 J·g^?1）提升约52%。CI评价进一步证实该配方达到“优异”固化等级，而聚合物与天然纤维增强体系则表现为固化质量较差。力学测试表明，铝箔增强（ER:H=7:3）样品的弹性模量提升至24.1 GPa，硬度较纯环氧提高约22%。此外，铝箔与黄麻纤维在ER:H=7:3时显著改善了材料的耐吸水性能，吸水率可忽略不计（<0.1%）。综合表明，通过优化ER:H配比与增强体选择（尤其是铝箔），可制备出交联度高、力学性能优异且耐湿的环氧复合材料，适用于严苛环境下的结构应用。