中国科学院材料磨损与防护重点实验室/先进润滑与防护材料研究发展中心知识库

机床的加工水平直接制约着机械加工和装备制造业的发展。 为提高机床的加工精度和稳定性，从床身材料入手，设计制备了一种具有良好力学和阻尼性能的矿物复合材料。本论文主要研究了矿物复合材料中粘结剂的化学改性及其机理，初步确定了矿物复合材料的成型工艺。主要工作内容和结论如下：

（1）针对现有环氧树脂体系室温固化时阻尼和热性能不足的问题，分别选择了2,6-萘二羧酸(NDCA)和十二烷二酸(DDA)对其进行改性。研究了羧酸加入量对环氧树脂环氧值、粘度、力学性能和热机械性能的影响。 结果表明，DDA和NDCA的加入量分别为0.3 wt%和0.5 wt%时，改性环氧树脂的力学和阻尼等性能较好。通过对0.3 wt% DDA和0.5 wt%NDCA改性的环氧树脂进行室温固化实验，我们发现，虽然NDCA改性的环氧树脂耐热性不及DDA 改性的环氧树脂，但是，由于NDCA分子较大的空间位阻和刚性，改变了交联网络结构，导致其改性环氧树脂以后，能赋予环氧树脂较好的阻尼性能和韧性，其断裂伸长率和损耗因子峰值都较DDA改性的环氧树脂高。NDCA改性的环氧树脂室温固化拉伸强度较好，适合作为矿物复合材料的粘结剂。

（2）采用1,3-双(3-氨基丙基)-1,1,3,3-四甲基二硅氧烷(APMS)对蒙脱土进行插层改性，利用APMS和环氧树脂间形成化学键将硅氧烷分子链接枝到蒙脱土表面，促进了蒙脱土和环氧树脂的相容性。研究了改性蒙脱土加入量对环氧树脂力学性能、阻尼性能和热性能的影响。结果表明，改性蒙脱土的加入明显提高了环氧树脂基体的阻尼性能，但过量蒙脱土的添加会导致树环氧脂力学性能下降。

（3）以2,6-萘二羧酸改性的环氧树脂为粘结剂，天然花岗岩为骨料，改性蒙脱土为填料，采用振动成型工艺制备了矿物复合材料铸件。初步确定了矿物复合材料的组份配比和影响成型质量的关键因素，考察了矿物复合材料的力学和阻尼性能。复合材料表现出较好的阻尼性能，其对数衰减率为0.027，接近国外同类产品水平。