Описание промпта

Исходные материалы: Эпоксидная смола E-51 (эпоксидное число 0,51 экв/100г, промышленный сорт), отвердитель метилтетрагидрофталевый ангидрид (МТГФА, промышленный сорт), ускоритель 2-этил-4-метилимидазол (ЭМИ-2,4, аналитический сорт), непрерывное базальтовое волокно (диаметр 13 мкм, прочность на разрыв ≥3500 МПа, модуль ≥90 ГПа), силановый связующий агент KH-560 (аналитический сорт), безводный этанол (аналитический сорт). Предварительная подготовка: Базальтовые волокна нарезали на короткие волокна длиной 10 см, замачивали в безводном этаноле на 30 мин для удаления масла, сушили в печи при 80℃ в течение 2 ч для удаления влаги и герметично упаковывали для дальнейшего использования. Модификация поверхности волокна: Для оптимизации KH-560 использовали однофакторный эксперимент с переменными. Ключевыми параметрами были концентрация связующего агента (1%, 3%, 5%, 7% по объему), температура модификации (40℃, 60℃, 80℃) и время модификации (1 ч, 2 ч, 3 ч). Процесс реализации был следующим: раствор KH-560 в этаноле готовили в соответствии с концентрацией и ультразвуком диспергировали в течение 10 мин. Предварительно обработанные волокна помещали в раствор и перемешивали при 100 об/мин при заданной температуре. После реакции волокна трижды промывали безводным этанолом, сушили в печи при 100℃ в течение 3 ч и герметично упаковывали для хранения. Характеризацию проводили с использованием FT-IR для анализа функциональных групп, SEM для наблюдения морфологии и прибора для измерения угла смачивания для проверки гидрофильности/гидрофобности. Приготовление композиционного материала: Массовое соотношение эпоксидной смолы к отвердителю составляло 100:80, количество ускорителя составляло 2% от массы эпоксидной смолы, а содержание волокна составляло 10 мас.%-25 мас.%. Для оптимизации процесса использовали ортогональный эксперимент L₁₆(4³). Влияющими факторами были содержание волокна (10 мас.%, 15 мас.%, 20 мас.%, 25 мас.%), температура отверждения (60℃, 70℃, 80℃, 90℃) и время отверждения (2 ч, 3 ч, 4 ч, 5 ч). Оценочными показателями были прочность на разрыв и ударная прочность. Процесс приготовления был следующим: материалы взвешивали в соответствии с рецептурой и смешивали перемешиванием в масляной бане при 60℃ в течение 30 мин для приготовления смоляной матрицы. Модифицированные волокна добавляли в соответствии с содержанием и механически перемешивали при 300 об/мин в течение 20 мин, затем подвергали ультразвуковой дисперсии в течение 15 мин. Смесь выливали в форму, покрытую разделительным составом (150 мм × 100 мм × 4 мм), и отверждали под давлением 5 МПа в горячем прессе в соответствии с заданными условиями. После охлаждения и извлечения из формы получали заготовку материала. Образцы для испытаний на растяжение, удар и изгиб обрабатывали в соответствии со стандартами для удаления заусенцев и дефектов. Испытание характеристик: Для механических свойств испытывали 5 образцов в каждой группе и брали среднее значение. Испытания на растяжение проводили в соответствии с GB/T1447-2005 с использованием универсальной испытательной машины. Испытания на удар проводили в соответствии с GB/T1451-2005 с использованием испытательной машины для испытания на удар с простой опорной балкой (энергия удара 5 Дж). Испытания на изгиб проводили в соответствии с GB/T144