高强度胶粉复合材料制备 毕业设计(论文).doc

毕业设计（论文）高强度胶粉复合材料制备 班级 xxx 学生姓名 xxx 学号 xx 指导教师 xxx 职称 学生 导师单位 xxxxxc 论文提交日期 2013年1月8号 目录摘要1关键词：1abstract：1key words：11 实验21. 1 主要原料及仪器设备21. 1. 1 原料21. 2 仪器设备22 实验过程22.1 改性盼醒树脂胶的配制22. 2 玻璃纤维的表面处理32. 3 改性盼酶玻璃布层压板的和制备32 结果与讨论32.1 玻璃纤维布层压板的力学性能测试32.2层压板的高温性能32.3玻璃纤维布的表面处理对层压板性能的影响42.4固化时间对政性酣醒玻璃布层压板性能影响43结论5参考文献:5英文6高强度胶粉复合材料制备 张耀东解小玲付一政2 卫英慧(1. 太原理工大学材料科学与工程学院，山西太原 030024; 2. 中北大学材料科学与工程学院，山西太原 03005 1) 摘要：以改性酚醛树脂为基休，经过表面处理的玻鸦纤维布为增强材料，研制了一种耐高温、强度性能优异的新型复合板材。研究了改性盼醒树脂作为复合材料基体的工艺性和耐热性，及玻鸦纤维布层压板的力学性能和耐热性。结果表明，玻鸦纤维布层压板的力学性能比普通盼醒树脂层压板有明显提高，在大于 150 0c 高温下其性能仍能较好保持。 关键词：酚醛树脂;玻雅纤维;复合板材;耐热;高强度树脂 abstract：woke tree months aimed modified hope-off, after the surface treatment of glass the crow fiber cloth reinforced materials, the development of a high temperature, the strength of the performance of the new composite sheet. hope wake of the modified resin is used as the mechanical properties and heat resistance of the process and heat resistance of the composite matrix, and the glass crow fiber cloth laminates. the results show that, the glass crow fiber cloth laminate mechanical properties than the the ordinary hope woke resin laminate has significantly improved its performance is still better to keep the high temperatures of greater than 150 0c. key words：phenolic resin; glass ya fiber; composite sheet; heat-resistant; high strength resin中图分类号 :tq327. 1;tq320. 661 文献标识码:人以合成树脂为基体，纤维作增强材料制成的复合材料是 20 世纪 40 年代发展起来的一种新型材料，它具有质轻、高强、耐蚀、绝缘、绝热、耐高温等优良性质。近年来，人类对复合材料的需求量越来越大，特别是高强度、高模量、耐高温的高性能复合材料愈来愈受到人们的重视 1 j 。由苯酣和甲醒经缩聚反应得到的酚醛树脂是最早被合成并最先工业化生产的一种热固性树脂。由于其原料来源广泛、价格低廉、合成工艺成熟、阻燃、电绝缘性能好，且树脂具有良好的力学性能和耐热性能，可以满足多种使用要求，因此酚醛树脂在工业上得到广泛应用。尤其用作层压板的粘合剂，以其为基体树脂的层压板有较高性能。纤维在酚醛树脂层压材料中起骨架作用，其性能影响产品的力学强度、耐热性、吸水性等。早期主要以石棉纤维、棉纤维等作为增强材料，由于石棉纤维的致癌性，棉纤维力学强度差等原因，近年来各种新型的替代纤维正越来越受到重视。目前，主要有玻璃纤维、竹纤维、碳纤维等。用无碱玻璃纤维增强酣醒树脂有很多优点，如可大幅度提高制品的机械强度、耐热性，降低收缩率和成本。但是未经处理的纤维，与树脂粘合不紧密，使用过程容易产生开裂，强度下降，必须经合适的处理工艺方有较高的使用价值。目前国内对酚醛树脂基复合板材的研究应用方面和国外还存在明显差距。国内生产的酚醛树脂成本较高、工艺复杂，而且普通酚醛树脂固化时体积收缩率较大，与纤维粘结性较差，形成刚性应力结构，因而由其制成的层压板脆性大，易出现裂纹，导致降低其物理机械性能与电气性能。近年来，酚醛树脂基复合材料在高温领域的需求日益增高，而普通酣醒树脂超过 200 0c 时便明显地发生氧化，随着温度的升高，在 300 0c 以上酣醒树脂将逐渐发生分解、炭化现象，结构发生变化，释放出小分子挥发物，形成残留物，力学性能随之下降，大大地限制了其使用空间。在高温工作环境下，如潜水电机推力盘，电路板，而i 烧蚀材料等领域，要求其高温工作环境下保持高的力学性能，故对酣醒树脂进行耐热、增韧改性正在成为酣醒树脂领域的研究热点。众所周知的酣醒树脂改性方法是环氧树脂改性，聚乙烯醇缩丁醒改性，橡胶改性，纳米粒子改性等2- 4 j 。经过改性的酣醒树脂耐热性、抗冲击性、耐老化性能大大提高。笔者以经过改性的酣醒树脂为基体，表面处理的玻璃纤维布为增强材料，制备了一种耐高温、抗冲击的层压材料。1 实验1. 1 主要原料及仪器设备1. 1. 1 原料酣醒树脂 2123 ，郑州树脂厂;聚乙烯醇缩丁醒，分析纯，国药集团化学试剂有限公司;六次甲基四肢，分析纯，天津大茂化学试剂厂;环氧树脂，工业品;正硅酸乙醋，分析纯，天津市科密欧化学试剂开发中心;邻苯二甲酸二异辛醋，分析纯，天津市福晨化学试剂厂;硬脂酸辞，工业品;氧化镜，工业品;硅皖偶联剂 kh-550 ，分析纯，市售;玻璃纤维布，工业品，四川玻璃纤维厂。1. 2 仪器设备xqlb-350 型 25 t 平板硫化机; xu-22 型冲击试验机，承德试验机厂; lj-10000 型机械式拉力试验机，承德实验机厂。2 实验过程2.1 改性盼醒树脂胶的配制 在三口瓶中加人乙醇/甲苯(体积比， 4/6) 混合溶剂，然后按不同质量比配制多组改性酣醒树脂胶进行实验。其配制原料有:酣醒树脂，聚乙烯醇缩丁醒，六次甲基四肢，邻苯二甲酸二异辛醋，正硅酸乙醋，硬脂酸辞，环氧树脂，氧化镜等。在 60c 下搅拌30 min ，制得均匀胶液待用。2. 2 玻璃纤维的表面处理将玻璃纤维布在 350c 下灼烧 10 mi日，然后放入质量分数为 0.5%1% 的 kh-550 硅皖偶联剂溶液中浸润 30 min ，于 100c 烘干后即可得到表面处理好的玻璃纤维布。2. 3 改性盼酶玻璃布层压板的和制备将烘干的玻璃纤维布置于浸胶槽中，把配制好的树脂胶液分批均匀地涂刷到玻璃布上，然后挂置，自然晾干。把晾干后的预浸玻璃纤维布放入烘箱内，在 100105c ，鼓风条件下，预烘1o20 min; 把预浸玻璃布纤维裁成一定规格的试片，设计铺层 10层，逐层铺入，于常温下送入压制机，在 8085c控制压力 8.0 mp乱，保温保压 30 min; 控制一定的升温速度至 170175c ，压力 10.0 mp乱，保温保压22. 5 h ，固化。然后降温至 55c ，保温 45 min ，降温至室温下卸压出模，然后裁去毛边，制成标准试样。 2 结果与讨论2.1 玻璃纤维布层压板的力学性能测试树脂含量按 gb/丁 2557-2005 测试;马丁耐热性能按 gb/t 1035-1970 测试;弯曲性能按 gb/t16419-1996 测试;冲击性能按 gb/t 16420-1996测试;拉伸强度按 gb/t 16421-1996 测试。酣醒树脂固化时会有低分子物质放出，如果树脂含量太高，则在压制过程中，放出分子物较多，会造成制品表面斑纹，使产品不平整。因内部有孔隙，吸水率也较高，但是用改性酣醒树脂制备的玻璃布层压板吸水、眼油率较低，说明其内部较致密。2.2层压板的高温性能层压板耐热性较好，马丁耐热大于 200c ，且抗弯强度、冲击强度、拉伸强度在高温下仍有较好的保持率。层压板在 150c 下的抗弯强度保持率在 80%以上，拉伸强度保持率在 70% (如图1)。比较未经改性的酣醒树脂板材(如图 2) 强度性能的保持性，该层压板在较高温度下依然具有较好的力学性能分析其原因，主要是由于酣醒树脂上的酣起基和起甲基可以与环氧树脂中的环氧基和起基发生了酣化、缩水、开环反应，形成交联结构，提高了固化产物的交联密度，酣醒树脂的脆性得到了改善，韧性增加了，力学性能有了明显的提高，在较高温度下仍能保持较好的强度。正硅酸乙醋中 si-o 的键能(372 k/mol)比 c-c 的键能(242 k / mol)高得多，与酣起基反应生成交联结构，同时改善了材料的耐热性、耐水性和韧性。2.3玻璃纤维布的表面处理对层压板性能的影响经过表面处理(如图 4) 的玻璃纤维布与基体树脂粘结效果较未经处理(如图 3) 的要好得多。因为，经过处理的纤维表面产生活性点，通过偶联剂的衔接可使纤维与树脂之间的粘结性增强，而且 pf/pvb 共混体系在混合过程中形成了半互穿网络结构，改善了酣醒树脂韧性的同时提高了它的粘结力，也使材料力学性能得到了较大的提高。2.4固化时间对政性酣醒玻璃布层压板性能影响固化温度确定之后，采用不同的固化时间进行了试验。相同的条件下，固化时间分别为1，l. 5 ， 2 ，2.5 ， 3 ， 3.5h ，其相应的性能见表 2 。 由表 2 可见，固化时间 22. 5 h 的试样力学性能较高，能满足实际使用要求;固化时间小于 2 h , 力学性能较低，表面不平整，说明酣醒树脂固化不完全，纤维间粘结不好，树脂间未能形成三维连续结构;时间超过 2. 5 h ，材料力学性能虽有一定提高，但幅度不大，且能耗增大，工业实施可行性不理想。如时间再延长，还可能造成树脂基老化现象，纤维间粘结强度下降，直至材料破坏。玻璃布层压板是由粘合剂和玻璃布组成，其综合性能取决于粘合剂和玻璃布的特性，特别是二者的粘结强度。玻璃纤维在塑料中的增强作用与本身强度有关，还与树脂的粘合力成正比，粘合力越大，增强效果越好。经过改性的酣醒树脂粘合剂具有耐高温、粘合力强、力学性能好等特点;采用玻璃纤维布作为层压板的增强材料，经高温、硅皖偶联剂处理，能与勃合剂紧密结合，且较好地保持了纤维原有的强度特性，从而保证了层压板具有优异的各项性能。 3结论对改性酣醒树脂的结构、性能以及树脂基玻璃布层压板进行了研究，主要结果如下。1)与普通酣醒树脂相比，经过改性的酣醒树具有良好的工艺性能和可操作性，与玻璃布的粘合性大大提高。由它和无碱玻璃布制得的预浸玻璃布在适宜的固化工艺和压制条件下，可制得耐高温、力学性能优异的层压板材。2) 经过高温热处理，并经 kh-550 硅皖偶联jfjj溶液处理的玻璃纤维布，高低温强度保持性较好，可以被改性酣醒树脂很好地浸润。3) 改性酣醒树脂玻璃布层压板制备工艺简单，容易控制，易于实现工业化生产。板材具有较好的机械性能，耐热性能优异，力学强度较高，是一种具有实际应用价值的结构材料。参考文献:lj 刘晓洪，胡仁志，苟彼辉.耐热性铝盼自主权f脂基摩擦材料的研究j.工程塑料应用， 2002 ， 30: 4-5. 2j 田建团，张炜，郭亚和k ，等.盼自主树脂的耐热改性研究进展jj热固性树脂，2006 ， 21(2):44-48.3j 张琳琪，彭进，张书森.盼自主树脂的高温改性研究j.郑州纺织工学院学报， 1998 ， 9(2) :39-42. 4j 郭锦棠，王新英，杨俊红，等.盼自主树脂的阻燃与增韧研究j.燃烧科学与技术， 2003 ，日 (2): 105-108英文heat-resisting , high strength resin-basedcomposite material developmentang yao-dong1 ，xie xiao-ling1,fu yi-zheng2，矶tei ying-hui（ college 0/ mterzls science degzneerzg 0/ tut ， tzyu 030024 ， chi; 2. college 0/ materials science ld egineeing ， nor讪 university 0/ chi ， tzyu n 030051 ， chi）abstract:a heat-resisting , high strength composite plate material was prepared using modi fied phenolic resin as matrix and surface-modified glass fiber cloth as reinforcing material. the processability and thermal stability of resin as matrix ,and the mechanical properties and heat-re sistance of glass fiber cloth laminate were investigated. results show that glass fiber cloth lami nate exhibited improved mechanical properties , which can be maintained even at high temperature of 150c , with respect to conventional phenolic laminate.key words: phenolic resin; glass fiber; compou日d material; heat-resisting; high strength resin(编辑:庞富祥)finite element analysis of load transfer propertyof soil-cement group piles composite foundationli jian-j un1.2, liang ren-wang1,bai xiao-hong1(. college 0/ civil egz阳门g ， taiyu1 u: iversity 0/ techology ， tzyu 030024 ， chin; 2. school 0/ civil egzneerzg ， north university 0/ chin ， t， zyu 03005 1， chi) abstract: an elastic-plastic finite element model was established for the group piles composite fou日dation with cushion