适量木炭粉改善环氧树脂复合材料热/力学性能

来源：农业工程学报杂志2015年第14期北京时间：

作者：宋剑斌,黄彪,袁全平,刘学莘,杨文斌,

摘要：为了充分利用木材炭化物，扩大其在复合材料等方面的应用范围，该文采用炭化后的木粉（木炭粉）和环氧树脂，通过模压工艺制备了木炭/环氧树脂复合材料。借助扫描电镜、万能材料试验机、动态热机械分析仪和维卡软化点测量仪等研究木炭粉质量分数对木炭/环氧树脂复合材料弯曲性能、冲击强度、动态力学性能以及耐热性的影响。在环氧树脂中，环氧树脂、反应性稀释剂和固化剂质量比为3∶2∶5；在木炭/环氧树脂复合材料中，木炭粉质量分数分别为0，5%，10%，20%，30%和40%。复合材料固化温度和时间分别设定为100℃和3 h。结果表明，添加木炭粉能有效增强环氧树脂力学性能：与纯环氧树脂相比，弯曲强度和冲击强度最高增加了278%和135%。动态力学性能结果证实随着木炭粉质量分数的增加，复合材料的储能模量和玻璃化转变温度（Tg）也逐渐增加。此外当木炭粉质量分数从0增加到40%时，复合材料的耐热性逐渐提高；维卡软化点从81.2℃提高到274℃。研究结果为，当木炭粉质量分数在10%时，环氧树脂/木炭复合材料具有较佳的力学性能和较好的耐热性能，为木炭在复合材料领域中的应用提供有益的借鉴。

关键词：炭化, 复合材料, 力学性能, 环氧树脂, 木炭, 维卡软化点