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改性SiO_2增强环氧树脂热力学性能的分子动力学模拟

张晓星  陈霄宇  肖淞  文豪  伍云健  
【摘要】:为从微观角度分析SiO_2的掺杂及其表面修饰对环氧树脂性能的影响,采用分子动力学的方法建立了二氧化硅/环氧树脂的复合模型,研究了SiO_2表面接枝硅烷偶联剂KH550对复合材料在不同温度下的结构、热学性能、力学性能的影响。研究发现添加SiO_2能够提高环氧树脂的玻璃转化温度、导热率和机械性能,降低环氧树脂的热膨胀系数,对SiO_2表面接枝硅烷偶联剂能够进一步的提高环氧树脂的热力学性能,表面分别接枝5%和10%硅烷偶联剂的SiO_2对环氧树脂玻璃转化温度的提升幅度由不接枝时的15 K增加到27 K和36 K,对室温下的导热率的提升幅度由不接枝情况下的33.04%增加到60.02%和67.07%。随着温度的升高,4种模型的导热率在250~450 K的区间内基本呈线性增长;4种模型的弹性模量和剪切模量都会下降,并且在玻璃转化区间下降较为迅速,当达到500 K后下降幅度很小。

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