摘要
纳米黏土增强聚合物复合材料在液压机械、泥浆泵、采矿设备和离岸结构中应用时，暴露于泥浆和水环境中会发生严重降解，限制了其工业应用。本研究通过探讨纳米黏土表面改性过程中硅烷浓度对黏土增强环氧基玻璃纤维增强塑料（GFRP）泥浆磨蚀阻力的影响来应对这一挑战。在每个GFRP中，纳米黏土含量保持在2份/100份树脂（phr），与前人报道一致。硅烷浓度从1X变化到4X，其中X表示复合材料中的纳米黏土含量。GFRP采用真空辅助树脂传递模塑（VARIM）技术制造，该技术用于促进树脂均匀浸渍并减少孔隙形成和加工缺陷的可能性。傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）分析证实了纳米黏土的硅烷化成功，XRD图谱和透射电子显微镜（TEM）观察表明在环氧树脂基体考察区域内纳米黏土分散性改善，并呈现主要为部分剥离的形态。泥浆磨蚀测试表明，掺入3X硅烷浓度硅烷化纳米黏土（未经丙酮洗涤）的GFRP在研究的配方中质量损失最低（680.5 mg）。这种性能改善可能归因于优化的硅烷浓度以及省去了丙酮洗涤步骤。扫描电子显微镜（SEM）检查磨损表面揭示了表明材料去除的磨损特征。研究表明，优化硅烷浓度和表面改性程序可以提高纳米黏土增强环氧基GFRP的泥浆磨蚀阻力。这些发现建立了硅烷浓度、纳米黏土表面改性和GFRP体系中泥浆磨蚀性能之间的关系。
亮点
- 硅烷浓度关键性地控制GFRP的泥浆磨蚀阻力。
- "3X"硅烷比例（无丙酮洗涤）实现了最低质量损失680.5 mg。
- FTIR、TGA、XRD和TEM证实了硅烷化和纳米黏土的均匀分散。
- SEM揭示了将表面化学与磨蚀缓解联系起来的磨损机制。
- 精确控制硅烷浓度为增强GFRP使用寿命提供了一条可扩展的路径。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
数据可用性声明
本研究生成和使用的数据集可向通讯作者索取。
