EP/SiO2/CF復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析*

王定，王利軍，王春紅，王瑞（天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部，天津 300387）

EP/SiO2/CF復(fù)合材料的動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析*

王定，王利軍，王春紅，王瑞
（天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)部，天津 300387）

為了研究納米級(jí)SiO2、碳纖維（CF）對(duì)環(huán)氧樹脂（EP）基復(fù)合材料動(dòng)態(tài)熱力學(xué)性能的影響，制備了不同用量（分別為EP質(zhì)量的0%和4%）納米SiO2、不同體積分?jǐn)?shù)（分別為5%，10%，15%，20%）CF增強(qiáng)EP基復(fù)合材料彎曲試樣，對(duì)試樣進(jìn)行了多頻掃描動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析（DMA），研究了納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）、儲(chǔ)能模量、表觀活化能和最大損耗因子的影響。結(jié)果表明，總體上添加4%的納米SiO2后復(fù)合材料的Tg下降2～6℃；100℃之前，測(cè)試頻率對(duì)復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量影響較小，且未含SiO2的試樣儲(chǔ)能模量曲線比含SiO2的試樣較為平坦；當(dāng)CF體積分?jǐn)?shù)分別為10%，15%，20%時(shí)，添加4%納米SiO2的EP/CF復(fù)合材料的在40℃下的儲(chǔ)能模量較未加納米SiO2時(shí)提升31.2%，135.5%，13.6%，表明納米SiO2和CF展現(xiàn)出很好的協(xié)同效應(yīng)從而提升了復(fù)合材料儲(chǔ)能模量，而最大損耗因子分別下降3.7%，6.5%，14.8%，表明納米級(jí)SiO2有助于增強(qiáng)復(fù)合材料的剛性；當(dāng)納米SiO2用量為EP質(zhì)量的4%，CF體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，復(fù)合材料內(nèi)部作用力最大，表觀活化能達(dá)到569 kJ/mol，呈現(xiàn)了很好的協(xié)同效果。

碳纖維；二氧化硅；動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析；環(huán)氧樹脂；活化能

碳纖維（CF）增強(qiáng)環(huán)氧樹脂（EP）基復(fù)合材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、抗疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)，在航天航空領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但是EP固化產(chǎn)物存在天然的脆性大、抗沖擊性弱等不足，所以使用納米粒子改性EP基體，提高其固化后的力學(xué)性能以適用不同場(chǎng)合的使用要求一直是行業(yè)內(nèi)關(guān)心的問(wèn)題。常見的用于改性EP的納米粒子為納米SiO2，其具有尺寸效應(yīng)、巨大的比表面積以及強(qiáng)的界面作用，可使納米粒子的剛性、尺寸穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性與EP的韌性相結(jié)合［1］。已有研究表明［2-4］：質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的納米SiO2對(duì)EP的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能提升效果顯著。

動(dòng)態(tài)熱力學(xué)分析（DMA）能夠?qū)Σ牧蟽?nèi)部物質(zhì)的變化進(jìn)行表征，能夠反映材料在不同溫度場(chǎng)、變力場(chǎng)條件下的使用情況。對(duì)納米SiO2改性EP/CF復(fù)合材料進(jìn)行熱力學(xué)測(cè)試，一方面依靠?jī)?chǔ)能模量、損耗因子等測(cè)試指標(biāo)能夠表征材料的直觀改性效果，也可依靠活化能計(jì)算定量地表征界面內(nèi)部結(jié)合力；另一方面，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）指標(biāo)可以反映材料的熱穩(wěn)定性，對(duì)于評(píng)估材料的短、長(zhǎng)期力學(xué)性能很有幫助。利用DMA系統(tǒng)性地研究SiO2和CF 對(duì)EP基復(fù)合材料熱力學(xué)影響的相關(guān)文獻(xiàn)較少，因此筆者在大量閱讀有關(guān)DMA測(cè)試分析文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，參考已有文獻(xiàn)研究無(wú)機(jī)粒子增強(qiáng)增韌EP的研究結(jié)果，選定納米SiO2的用量為EP質(zhì)量的4%，CF體積分?jǐn)?shù)為5%，10%，15%和20%，測(cè)試頻率低于10 Hz［5］，研究納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量、活化能等指標(biāo)的影響，有助于后續(xù)無(wú)機(jī)粒子與樹脂在結(jié)合機(jī)理、效果等方面的應(yīng)用。

1　實(shí)驗(yàn)部分

1.1實(shí)驗(yàn)原料

EP：HT-723A，惠柏新材料科技（上海）股份有限公司；

EP固化劑：HT-723B，惠柏新材料科技（上海）股份有限公司；

CF：T300（K），T700S，日本東麗公司；

SiO2：納米級(jí)，經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑KH550處理，天津納美納米科技有限公司。

1.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

電子天平：STPFA2004型，上海上平儀器有限公司；

電熱真空干燥箱：ZK-1S型，天津市中環(huán)實(shí)驗(yàn)電爐有限公司；

超聲波清洗器：KQ2200E型，昆山市超聲儀器有限公司；

電熱恒溫干燥箱：DHG-9240A型，鞏義市予華儀器有限公司；

數(shù)顯攪拌器：威海宏程機(jī)電設(shè)備有限公司；DMA儀：242E型，德國(guó)耐馳有限公司。

1.3試樣制備

將扁平片狀的CF統(tǒng)一裁剪到60 mm的長(zhǎng)度，寬度為2.8 mm左右，捋平后按照一定的纖維體積分?jǐn)?shù)均勻地平鋪于彎曲試樣鋼模中，以備后續(xù)注入樹脂。將相對(duì)于EP質(zhì)量4%的納米級(jí)SiO2加入到流動(dòng)性較好的固化劑中，用數(shù)顯攪拌器（轉(zhuǎn)速500 r /min）攪拌20 min后，超聲波常溫處理30 min，以便分散均勻。

將上述處理好的固化劑溶液以及未添加納米級(jí)SiO2的固化劑溶液分別加入到已經(jīng)加熱（80℃）2 h的EP中（EP與固化劑的質(zhì)量比為100∶30），用數(shù)顯攪拌器（轉(zhuǎn)速1 500 r/min）攪拌20 min后，常溫抽真空20 min，最后靜置60 min。

借助天平，用醫(yī)用注射器將混合好的EP精確地按照設(shè)計(jì)的纖維體積分?jǐn)?shù)（分別為5%，10%，15%，20%）注射到規(guī)格為60 mm×12 mm×3 mm的鋼模中，抹平鋼模上表面后靜置60 min，在130℃下固化2 h后自然冷卻，備用。

1.4DMA實(shí)驗(yàn)

采用彎曲模式，支架跨距40 mm，試樣的尺寸為60 mm×12 mm×3 mm，測(cè)試溫度范圍30～160℃，升溫速度2℃/min，最大振幅40 μm，動(dòng)態(tài)力2.182 N，靜態(tài)力0.05 N，比例因子1.1，測(cè)試頻率分別為1，2.5，10 Hz，每組測(cè)試2個(gè)試樣，測(cè)試結(jié)果取均值。

2　結(jié)果與討論

2.1復(fù)合材料在不同頻率下的DMA譜圖

固定CF體積分?jǐn)?shù)為15%，對(duì)添加納米SiO2前后的復(fù)合材料試樣進(jìn)行DMA分析，圖1為多頻掃描下試樣的儲(chǔ)能模量-溫度曲線，圖2是1 Hz條件下試樣的損耗因子-溫度曲線。。

圖1　試樣在多頻掃描下的儲(chǔ)能模量-溫度曲線

圖2　試樣在1Hz下的損耗因子-溫度曲線

利用儀器自帶的分析軟件，對(duì)選定檢測(cè)溫度范圍為40～70℃，90～140℃的1 Hz下不同CF體積分?jǐn)?shù)下的試樣儲(chǔ)能模量-溫度曲線進(jìn)行轉(zhuǎn)變溫度檢測(cè)，檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1　不同檢測(cè)溫度范圍內(nèi)的試樣轉(zhuǎn)變溫度　℃

表2　不同頻率下試樣的Tg　℃

由圖1可以看出，在約100℃之前，測(cè)試頻率對(duì)試樣的儲(chǔ)能模量影響較小，且未加SiO2的試樣測(cè)試曲線比添加SiO2的試樣較為平坦，但是100℃之后，隨著測(cè)試頻率的增加，儲(chǔ)能模量也相應(yīng)增加，且在Tg之前，添加SiO2的試樣儲(chǔ)能模量會(huì)有一個(gè)略微抬升的過(guò)程。

在Tg之前，聚合物的大分子由于能量不夠，只發(fā)生鍵角、鍵長(zhǎng)的小形變，同時(shí)形變能夠跟上外力的變化，屬于彈性形變，因此內(nèi)耗很小，試樣表現(xiàn)出完全彈性性質(zhì)，儲(chǔ)能模量很大。從表1的結(jié)果可知，在40～55℃內(nèi)，試樣有個(gè)較小的轉(zhuǎn)變過(guò)程，但此處的分子運(yùn)動(dòng)機(jī)理尚未形成定論［6］，猜測(cè)可能與試樣中的水分有關(guān)［7］。添加4%納米SiO2的試樣儲(chǔ)能模量在Tg之前有一次略微上升的過(guò)程，推測(cè)這可能與經(jīng)偶聯(lián)劑KH-550處理的SiO2帶入較多的極性水分子有關(guān)，當(dāng)溫度升高后，水分子吸熱蒸發(fā)，分子間距減小，氫鍵結(jié)合緊密從而導(dǎo)致儲(chǔ)能模量略有上升。

如表2所示，總體上添加SiO2后試樣的Tg下降了2～6℃，分析認(rèn)為SiO2的加入在一定程度上阻礙了EP的固化過(guò)程，加之納米級(jí)SiO2顆粒有可能存在團(tuán)聚現(xiàn)象，導(dǎo)致約在100℃前儲(chǔ)能模量-溫度曲線的不平坦。隨著頻率的增加，試樣的Tg均提升了2℃左右，分析認(rèn)為這可能是由于測(cè)試頻率增加導(dǎo)致試樣的應(yīng)變滯后增大造成的。同理，升溫速率的提高也會(huì)使DMA曲線的轉(zhuǎn)變點(diǎn)向高溫移動(dòng)［8］。

當(dāng)溫度高于Tg時(shí)試樣儲(chǔ)能模量急劇下降，出現(xiàn)了松弛內(nèi)耗峰，此溫度范圍內(nèi)出現(xiàn)的α松弛過(guò)程是由于材料無(wú)定形區(qū)中的聚合物發(fā)生熱軟化，聚合物分子產(chǎn)生的微布朗運(yùn)動(dòng)引起的［9］，同時(shí)材料大分子的鏈段、部分支鏈在獲得足夠能量后，運(yùn)動(dòng)非常活躍，產(chǎn)生較多的熱量，材料的損耗模量逐漸增大，材料的損耗因子（損耗模量與儲(chǔ)能模量的比值）也達(dá)到峰值，其值的大小代表了材料的阻尼特性。如圖2所示，添加納米SiO2后試樣的最大損耗因子由0.51降到0.48，表明納米SiO2可降低EP/CF復(fù)合材料的粘性，能夠起到一定的增強(qiáng)增韌作用。

2.2納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料儲(chǔ)能模量的影響

選取儲(chǔ)能模量-溫度曲線中40℃時(shí)的儲(chǔ)能模量，得到添加納米SiO2前后不同CF體積分?jǐn)?shù)的EP基復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量，如圖3所示。從圖3可知，添加4%的納米SiO2后，純EP的儲(chǔ)能模量從4 GPa提升為4.17 GPa，提升幅度僅為4.3%；而加入不同體積分?jǐn)?shù)的CF后，隨著體積分?jǐn)?shù)由5%增加到20%，未加SiO2的材料儲(chǔ)能模量也呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)，較純EP分別增加51%，122.5%，145%，318.8%，增加幅度較大，這是由于CF為剛性纖維，其含量的增加必然會(huì)增加材料的剛性，限制EP分子鏈段的運(yùn)動(dòng)［10］，從而使得材料的儲(chǔ)能模量不斷增加；而添加4%納米SiO2后，EP/CF復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量較純EP分別提升了48%，192%，477%，375.8%，較未加SiO2的提升-2%，31.2%，135.5%，13.6%。可以發(fā)現(xiàn)，在CF體積分?jǐn)?shù)為10%，15%，20%處時(shí)，納米SiO2和CF呈現(xiàn)出很好的協(xié)同作用，可大幅提升復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量。

圖3　納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料儲(chǔ)能模量的影響

2.3納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料活化能的影響

根據(jù)Arrhenius方程［11］：

式中：f——速率常數(shù)；

f0——指前因子；

Ea——表觀活化能；

R——?dú)怏w常數(shù)，其值為8.314；

T——溫度。

因此不同頻率下的Tg變化可以用式（2）表示：

式中Tg1和Tg2分別是在頻率為f1和f2時(shí)的Tg，f1/f2可以表征為水平位移因子，所以頻率與Tg的關(guān)系可以簡(jiǎn)單表示為：

由lnf和1/Tg作圖，由斜率求得添加納米SiO2前后不同CF體積分?jǐn)?shù)的EP基復(fù)合材料的Ea，如圖4所示。從圖4可知，隨著CF體積分?jǐn)?shù)的增加，未添加SiO2的材料Ea先減小后增大，但變化幅度很小，不超過(guò)3%；而添加SiO2后材料的Ea先增大后減小，在CF體積分?jǐn)?shù)為5%，15%，20%處，較未添加SiO2時(shí)增加了-11%，7%，-9%。Ea可以用于表示一個(gè)化學(xué)反應(yīng)發(fā)生所需要的最小能量，從計(jì)算得到的Ea上可以定量地表征其內(nèi)部結(jié)合作用力［12］。分析認(rèn)為，未添加SiO2時(shí)，材料的內(nèi)部結(jié)合力主要由CF與EP提供，且在一定范圍內(nèi)與CF的含量關(guān)系不大，但是因?yàn)榧{米SiO2的加入，材料的界面發(fā)生了變化，且當(dāng)CF體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，添加用量為EP質(zhì)量4%的納米SiO2，可使復(fù)合材料內(nèi)部作用力最大，Ea達(dá)到569 kJ/mol，呈現(xiàn)了很好的協(xié)同效果。

圖4　納米SiO2和CF含量對(duì)復(fù)合材料Ea的影響

2.4納米SiO2和CF對(duì)復(fù)合材料最大損耗因子的影響

添加納米SiO2前后不同CF體積分?jǐn)?shù)的EP基復(fù)合材料的最大損耗因子如圖5所示。從圖5可知，隨著CF體積分?jǐn)?shù)的增加，未添加納米SiO2的復(fù)合材料的最大損耗因子先增大后減小，在CF體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)達(dá)到最大。分析認(rèn)為，這是由于CF與EP間存在一定的界面作用力。CF含量較少時(shí)，CF 對(duì)EP分子鏈的運(yùn)動(dòng)主要起阻礙作用，體系的內(nèi)耗增大，因此損耗因子增大。但當(dāng)CF含量較高時(shí)，這種作用可能變小，損耗因子也隨之減小。同時(shí)可以看到，納米級(jí)SiO2加入后，隨CF體積分?jǐn)?shù)的增加，復(fù)合材料的最大損耗因子逐漸下降，當(dāng)CF體積分?jǐn)?shù)分別為10%，15%和20%時(shí)，分別下降3.7%，6.5%，14.8%，表明納米級(jí)SiO2顆粒有助于增強(qiáng)材料的剛性。

圖5　納米SiO2和CF含量對(duì)復(fù)合材料最大損耗因子的影響

3　結(jié)論

（1）向EP/CF復(fù)合材料添加用量為EP質(zhì)量的4%的SiO2后，其Tg總體上下降2～6℃；100℃之前，測(cè)試頻率對(duì)復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量影響較小，且未含SiO2的試樣測(cè)試曲線比含SiO2的試樣較為平坦，隨著測(cè)試頻率的增加，材料的Tg提升了2℃左右。

（2）當(dāng)CF體積分?jǐn)?shù)分別為10%，15%和20%時(shí)，添加納米SiO2后，EP/CF復(fù)合材料在40℃下的儲(chǔ)能模量較純EP提升192%，477%，375.8%，較EP/ CF復(fù)合材料提升31.2%，135.5%，13.6%，表明納米SiO2和CF呈現(xiàn)很好的協(xié)同效應(yīng)，提升了復(fù)合材料的儲(chǔ)能模量。

（3）未添加SiO2時(shí)，材料的內(nèi)部結(jié)合力主要由CF與EP提供，且在一定范圍內(nèi)與CF的含量關(guān)系不大；納米SiO2加入后，隨著CF含量增加，復(fù)合材料的表觀活化能先增大后減小，當(dāng)納米SiO2用量為EP質(zhì)量的4%，CF體積分?jǐn)?shù)為15%時(shí)，復(fù)合材料內(nèi)部作用力最大，表觀活化能達(dá)到569 kJ/mol，呈現(xiàn)了很好的協(xié)同效果。

（4）當(dāng)CF體積分?jǐn)?shù)分別為10%，15%和20%時(shí)，添加納米SiO2的EP/CF復(fù)合材料的最大損耗因子較未加SiO2時(shí)分別下降了3.7%，6.5%，14.8%，表明納米級(jí)SiO2有助于增強(qiáng)EP/CF復(fù)合材料的剛性。

［1］ 高朋召，林明清，林海軍，等.納米二氧化硅改性環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的性能研究［J］.湖南大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015（6）：1-6. Gao Pengzhao，Lin Mingqing，Lin Haijun，et al. Study on the properties of nano-SiO2modified epoxy composites［J］. Journal of Hunan University：Natural Science Edition，2015（6）：1-6.

［2］ 田超，楊莉，馬寒冰.納米二氧化硅增韌改性環(huán)氧樹脂的性能研究［J］.西南科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27（4）：11-14. Tian Chao，Yang Li，Ma Hanbing. Properties of epoxy resin toughened by adding nano-SiO2［J］. Journal of Southwest University of Science and Technology，2012，27（4）：11-14.

［3］ 郝勝?gòu)?qiáng)，張?jiān)浦?，王永利，?環(huán)氧樹脂/納米SiO2復(fù)合材料的制備［J］.合成樹脂及塑料，2014，31（4）：36-39. Hao Shengqiang，Zhang Yunzhong，Wang Yongli，et al. Preparation of epoxy resin/nano-SiO2composites［J］. China Synthetic Resin and Plastics，2014，31（4）：36-39.

［4］ 劉蓬，焦劍，蔡宇.纖維增強(qiáng)介孔SiO2/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的研究［J］.粘接，2014（7）：68-70. Liu Peng，Jiao Jian，Cai Yu. Study on fiber-reinforced mesostructured silica/epoxy resin hybrid materials［J］. Adhesive，2014（7）：68-70.

［5］ 狄海燕，吳世臻，楊中興，等.各種因素對(duì)動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析結(jié)果的影響［J］.高分子材料科學(xué)與工程，2007，23（4）：188-191. Di Haiyan，Wu Shizhen，Yang Zhongxing，et al. Analysis of factors influencing the result of dynamic mechanical analysis［J］. Polymer Materials Science & Engineering，2007，23（4）：188-191.

［6］ 蔣佳荔.木材動(dòng)態(tài)黏彈性的溫度、時(shí)間、與頻率的響應(yīng)機(jī)理研究［D］.北京：中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院，2009. Jiang Jiali. Response mechanism of temperature，time and frequency on dynamic viscoelastic properties of wood［D］. Beijing：Chinese Academy of Forestry，2009.

［7］ Nakano T，Honma S，Matsumoto A. Physical properties of chemically-modified wood containing metal I. Effects of metals on dynamic mechanical properties of half-esterified wood［J］. Journal of the Japan Wood Research Society，1990，36（12）：1 063-1 068.

［8］ 胡夠英，姚遲強(qiáng)，杜蘭星，等.毛竹動(dòng)態(tài)黏彈性研究［J］.浙江林業(yè)科技，2012，32（4）：24-27. Hu Gouying，Yao Chiqiang，Du Lanxing，et al. Study on dynamic mechanical properties of bamboo culm［J］. Journal of Zhejiang Forestry Science and Technology，2012，32（4）：24-27.

［9］ 何立平.基于DMA方法的橡膠瀝青粘彈特性和高溫性能研究［D］.西安：長(zhǎng)安大學(xué)，2014. He Liping. Reserch on the iscoelastic characteritistic and high temperature properties based DMA of rubber asphalt［D］. Xi'an：Chang'an University，2014.

［10］ 易增博.碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的制備及力學(xué)性能研究［D］.蘭州：蘭州交通大學(xué)，2015. Yi Zengbo. Study on preparation and mechanical properties of carbon fiber reinforced epoxy resin composites［D］. Lanzhou：Lanzhou Jiaotong University，2015.

［11］ 周遺品，趙永金，張延金. Arrhenius公式與活化能［J］.石河子農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，1995，13（4）：76-80. Zhou Yipin，Zhao Yongjin，Zhang Yanjin. Arrhenius equation with activation energy［J］. Journal of Shihezi Agricultural College，1995，13（4）：76-80.

［12］ 王怡.偶聯(lián)劑改性木粉/聚丙烯復(fù)合材料的應(yīng)力松弛［D］.北京：北京林業(yè)大學(xué)，2011. Wang Yi. Stress relaxation of the wood/polypropylene composite modified with coupling agent［D］. Beijing：Beijing Forestry University，2011.

［13］ 尹翔宇. PPS/CF混雜復(fù)合材料熱力學(xué)及機(jī)械性能研究［D］.濟(jì)南：山東大學(xué)，2012. Yin Xiangyu. Investigation on thermodynamics and mechanical properties of carbon fiber reinforced PPS hybrid composite material［D］. Jinan：Shandong University，2012.

Dynamic Thermomechanical Analysis of Epoxy Resin/Silica/Carbon Fiber Composites

Wang Ding， Wang Lijun， Wang Chunhong， Wang Rui
（School of Textiles， Tianjin Polytechnic University， Tianjin 300387， China）

In order to investigate the effects of nano-silica （SiO2） and carbon fiber （CF） on the dynamic thermomechanical performances of epoxy resin （EP） based composites，the composite bending specimens with different contents of nano-SiO2（respectively 0% and 4% of EP mass） and different volume percentage of carbon fibers （respectively 5%，10%，15% and 20%） were prepared. The DMA with multi-frequency scanning were conducted for the specimens，the effects of nano-SiO2and CF on the glass transition temperature （Tg），storage modulus，apparent activation energy and maximum loss factor of the composites were studied. The results show that，Tgof the composites added with nano-SiO2decrease by 2-6℃ as a whole. Before 100℃，the test frequency has less impact on the storage modulus of the composites，and the storage modulus curves of the composites without nano-SiO2sample are relatively more flat than those containing nano-SiO2. When the volume fraction of CF is 10%，15 % and 20%， adding 4% nano-SiO2，the storage modulus of the composite at 40℃ increases by 31.2%，135.5%，13.6% respectively compared with the composites without nano-SiO2，which indicates that nano-SiO2and CF exhibit good synergistic effect for promoting the storage modulus，moreover，the maximum loss factor decreases by 3.7%，6.5%，14.8% respectively，which shows that nano-SiO2can help to enhance the rigidity of the composites. When the content of nano-SiO2is 4% of EP mass and the volume fraction of CF is 15%，the internal force of the composite reaches maximum and the apparent activation energy is 569 kJ /mol，which shows a good synergistic effect.

carbon fiber；silica；dynamic thermomechanical analysis；epoxy resin；activation energy

TQ323.5

A

1001-3539（2016）08-0101-05

10.3969/j.issn.1001-3539.2016.08.022

*國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（51303131）

聯(lián)系人：王定，碩士，主要研究方向?yàn)楦咝阅芾w維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料

2016-06-02