环氧树脂/PBO纤维复合材料性能研究www.tool-tool.com 阿里巴巴 ...

Reference source from the internet.

   陈 艳 郑志才 魏化震 王兆增 葛林海 安运成
                                           (中国兵器工业集团第五三研究所,济南 250031)
   摘要:对环氧树脂(EP)/聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维复合材料的性能进行初步研究。结果表明,用浓度70%的甲基磺酸(MSA)溶液对 PBO纤维表面进行处理,可改善PBO纤维与EP基体的粘结强度,但同时使PBO纤维的拉伸性能降低;对PBO纤维处理2h后,以胺类固化剂固化的 EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高41%,以酸酐固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高48%;前者的层间 剪切强度大于后者。
      关键词:环氧树脂 PBO纤维 复合材料 力学性能 表面处理
       聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)是一种含杂环的苯氮聚合物。PBO纤维具有优异的力学性能、较好的耐热性能和阻燃性能、良好的尺寸稳定性及化学稳定性等,其 强度、模量均比Kevlar纤维高1倍以上,其它如耐老化性、耐切割性、耐磨性及液晶相成膜成纤加工工艺等均比Kevlar纤维好。 PBO纤维最初是由美国空军材料实验室作为耐高温性能比Kevlar纤维好的飞机用结构材料而开发的,之后美国DOW化学公司与日本东洋纺公司共同开发 PBO纤维制造技术,1995年日本东洋纺公司购买了美国DOW公司的专利权并开始中试生产,将其商品名定为“Zylon”。经过10多年的开发研究,目 前PBO纤维的拉伸强度已达到7GPa,拉伸弹性模量达到300~400GPa,成为目前比强度和比模量{zg}的纤维,被誉为21世纪的超级纤维。
       PBO纤维优异的性能使其越来越广泛地应用于复合材料中。笔者对环氧树脂( EP)/PBO纤维复合材料进行了初步研究,考察了EP基体对复合材料力学性能的影响及表面处理剂对PBO纤维拉伸性能的影响。
1 实验部分
1.1 主要原料
        PBO纤维:PBO-AS,线密度为168tex,日本东丽公司;
        EP:E-51,环氧值0.51eq/100g,无锡树脂厂;
        EP:TDE-85,环氧值0.85eq/100g,天津合成材料研究所;
        改性胺固化剂:自制;
        液体酸酐:HK-021,温州清明化工公司;
        增韧剂:自制;
        甲基磺酸(MSA)溶液:浓度为70%,河北亚诺化工有限公司。
1.2 主要设备、仪器
        缠绕机:LA600×3000/4A型,法国PM公司;
        电热鼓风干燥箱:101A-3型,淄博金火工贸有限公司;
        扫描电子显微镜(SEM):QUANTA200型,美国FEI公司。
1.3 试样制备
        按GB/T3362-1982制备PBO纤维复丝;
        按GB/T2578-1989制备EP/单向PBO纤维复合材料环形试样。
1.4 性能测试
        PBO纤维的拉伸性能按GB/T3362-1982测试;
        EP/PBO纤维复合材料的拉伸性能按GB/T1458-1988测试;
        EP/PBO纤维复合材料的剪切性能按GB/T1461-1988测试;
        用SEM观察EP/PBO纤维复合材料环形试样断口及PBO纤维表面形貌并拍照;
        EP/PBO纤维复合材料的树脂含量按GB/T3855-1983测试。
2 结果与讨论
2.1 两种EP基体及PBO纤维的性能
        按一定配比将TDE-85EP和E-51EP混合,加入改性胺固化剂制得EP,记为HY1;在E-51EP中加入一定量的增韧剂,并以酸酐为固化剂制得EP,记为HY2。表1给出两种EP基体及PBO纤维的性能。

2.2 EP基体对EP/PBO纤维复合材料力学性能的影响
      复合材料的性能可以直观地反映基体树脂与纤维的复合情况。采用未经表面处理的PBO纤维分别增强HY1、HY2制得EP/PBO纤维复合材料。表2列出EP/PBO纤维复合材料的力学性能。

    由表2可以看出,使用未经表面处理的PBO纤维制得的EP/PBO纤维复合材料具有较高的拉伸强度、拉伸弹性模量,但层间剪切强度明显低于其它高性能纤维 复合材料(芳纶纤维复合材料的层间剪切强度为50MPa,Kevlar-49纤维复合材料的层间剪切强度为36MPa)。
        由表2还可以看出,以HY1为基体的EP/PBO纤维复合材料的拉伸性能与以HY2为基体的EP/PBO纤维复合材料相差不大,但后者的层间剪切强度大大 低于前者,说明HY1与PBO纤维的界面结合能力优于HY2。这可能是因为HY1含有活性胺基团,可与PBO纤维表面的胺基团一起参与固化反应,二者之间 不仅容易形成化学键合,而且还有力学结合作用,因此层间剪切强度较高;而HY2与PBO纤维则不易形成化学键合,二者之间的结合力较弱, 因此层间剪切强度较低。
        HY1对PBO纤维的浸润性较好,HY1均匀附着在PBO纤维上,能较好地起到传递载荷的作用,有利于发挥PBO纤维的高强特性。PBO纤维表面严重贫胶,且纤维有分丝现象,说明HY2对PBO纤维的浸润性较差。
        经测定,以HY1、HY2为基体的EP/PBO纤维复合材料的树脂含量分别为21%、30%,树脂含量均较低。这是因为在湿法缠绕过程中,EP不易浸透 PBO纤维束且大部分EP在缠绕张力的作用下会渐渐迁移至制品表面,致使最终EP/PBO纤维复合材料的基体树脂含量较低。另外,以 HY2为基体的EP/PBO纤维复合材料环形试样表面明显贫胶,部分纤维起毛而脱离试样,不易脱模;而以HY1为基体的EP/PBO纤维复合材料环形试样 内外表面较光滑,较易脱模。
2.3 PBO纤维的表面处理及对PBO纤维拉伸性能的影响 
       处理前PBO纤维呈圆柱状,表面光滑。由于PBO纤维表面缺少活性基团,导致其与基体树脂的粘结强度差。
     为提高PBO纤维与基体树脂的粘结强度,需对PBO纤维表面进行处理,其步骤为:先用丙酮清洗PBO纤维束,烘干,于30℃放入MSA溶液中浸泡一定时间,然后用蒸馏水冲洗数次,以将残留在PBO纤维表面的酸液除去,烘干。
        对PBO纤维表面进行处理后,其表面被MSA破坏,原本光滑的纤维表面变得粗糙,增大了PBO纤维与基体树脂间的接触表面积,有利于基体树脂附着在纤维表 面。笔者将PBO纤维经MSA溶液处理2h后,用来制备EP/PBO纤维复合材料,并分别测试了其层间剪切强度,以HY1为基体的EP /PBO纤维复合材料的层间剪切强度由25.6MPa提高到36.2MPa,以HY2为基体的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度由9.57MPa提 高到14.2MPa,分别提高41%、48%。但是,对PBO纤维表面进行处理,会降低PBO纤维的拉伸性能,表3列出用70%MSA溶液处理不同时间对 PBO纤维拉伸强度的影响结果。

     由表3可以看出,PBO纤维经表面处理后,其拉伸强度均有所降低,且表面处理时间越长,PBO纤维的拉伸强度越低。因此在提高EP/PBO纤维复合材料层间剪切性能的同时,如何尽可能保持PBO纤维的拉伸性能,是PBO纤维表面处理研究的重点。
3 结论
       (1)PBO纤维具有优异的性能,但与EP基体的界面粘结强度较差,用70%的MSA溶液对PBO纤维进行表面处理,可改善PBO纤维与EP基体的粘结强度,但同时降低了PBO纤维的拉伸性能。
        (2)EP/PBO纤维复合材料的拉伸性能较高,但层间剪切强度较低。对PBO纤维处理2h后,以HY1为基体的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度 比处理前提高41%,以HY2为基体的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高48%。以胺类固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪 切强度大于酸酐固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度,更有利于湿法成型工艺。
参考文献:
1 金宁人,黄银华,王学杰.超级纤维PBO的性能应用及研究进展.浙江工业大学学报,2003,31(1):82
2 西鹏,高晶,李文刚,等.高技术纤维.北京:化学工业出版社,2004.
3 张华鹏,张建春,王善元.超高性能PBO纤维Zylon的结构、力学性能及应用.产业用纺织品,2001,19(2):38
4 王斌,金志浩,邱哲明,等.PBO纤维缠绕复合材料的初步应用研究.航空材料学报,2003,23(4):1189
5WuGM,ShyngYT.SurfacemodificationandinterfacialadhesionofrigidrodPBOfiberbymethanesulfonicacidtreatment.CompositesPartA,2004,35:1291

文章来自:中国环氧树脂与固化剂网

 

歡迎來到Bewise Inc.的世界,首先恭喜您來到這接受新的資訊讓產業更有競爭力,我們是提供專業刀具製造商,應對客戶高品質的刀具需求,我們可以協助客戶滿足您對產業的不同要求,我們有能力達到非常{zy1}的客戶需求品質,這是現有相關技術無法比擬的,我們成功的滿足了各行各業的要求,包括: or or ,等等。我們的產品涵蓋了從民生刀具到工業級的刀具設計;從微細刀具到大型刀具;從小型生產到大型量產;全自動整合;我們的技術可提供您連續生產的效能,我們整體的服務及{zy1}的技術,恭迎您親自體驗!!

Willy Chen skype:willy_chen_bw mobile:0937-618-190 Head &Administration Office No.13,Shiang Shang 2nd St., West Chiu Taichung,Taiwan 40356 / FAX:+886 4 2471 4839 N.Branch 5F,No.460,Fu Shin North Rd.,Taipei,Taiwan S.Branch No.24,Sec.1,Chia Pu East Rd.,Taipao City,Chiayi Hsien,Taiwan

Welcome to tool world! We are an experienced tool maker specialized in cutting tools. We focus on what you need and endeavor to research the best cutter to satisfy users demand. Our customers involve wide range of industries, like mold & die, aerospace, electronic, machinery, etc. We are professional expert in cutting field. We would like to solve every problem from you. Please feel free to contact us, its our pleasure to serve for you. . or , . Fraises ‘Frese or Mould cutterTool manufacturer.

ようこその世界へお越し下さいませ、先ず御目出度たいのは新たな

情報を受け取って頂き、もっと各産業に競争力プラス展開。

弊社は専門なエンドミルの製造メーカーで、客先に色んな分野のニーズ

豊富なパリエーションを満足させ、特にハイテク品質要求にサポート致します。

弊社は各領域に供給できる内容は:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

(6)

(7)

(8)

弊社の製品の供給調達機能は:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

弊社の全般供給体制及び技術自慢の総合専門製造メーカーに貴方のご体験を御待ちしております。

Bewise Inc. tala?l? imalat sanayinde en fazla kullan?lan ve üç eksende (x,y,z) tala? kald?rabilen freze tak?mlar?ndan olan Parmak Freze imalatç?s?d?r. Çok geni? ürün yelpazesine sahip olan firman?n ba?l?ca ürünlerini Karbür Parmak Frezeler, Kal?pç? Frezeleri, Kaba Tala? Frezeleri, Konik Al?n Frezeler, Kö?e Radyüs Frezeler, ?ki A??zl? K?sa ve Uzun Küresel Frezeler, ?ç Bükey Frezeler vb. ?eklinde s?ralayabiliriz.

специализируется в научных исследованиях и разработках, и снабжаем самым высокотехнологичным карбидовым материалом для поставки режущих / фрезеровочных инструментов для почвы, воздушного пространства и электронной индустрии. В нашу основную продукцию входит твердый карбид / быстрорежущая сталь, а также двигатели, микроэлектрические дрели, IC картонорезальные машины, фрезы для гравирования, режущие пилы, фрезеры-расширители, фрезеры-расширители с резцом, дрели, резаки форм для шлицевого вала / звездочки роликовой цепи, и специальные нано инструменты. Пожалуйста, посетите сайт    для получения большей информации.

is specialized in R&D and sourcing the most advanced carbide material with high-tech coating to supply cutting / milling tool for mould & die, aero space and electronic industry. Our main products include solid carbide / HSS end mills, micro electronic drill, IC card cutter, engraving cutter, shell end mills, cutting saw, reamer, thread reamer, leading drill, involute gear cutter for spur wheel, rack and worm milling cutter, thread milling cutter, form cutters for spline shaft/roller chain sprocket, and special tool, with nano grade. Please visit our web    for more info.



无显示 无显示
郑重声明:资讯 【环氧树脂/PBO纤维复合材料性能研究www.tool-tool.com 阿里巴巴 ...】由 发布,版权归原作者及其所在单位,其原创性以及文中陈述文字和内容未经(企业库qiyeku.com)证实,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。若本文有侵犯到您的版权, 请你提供相关证明及申请并与我们联系(qiyeku # qq.com)或【在线投诉】,我们审核后将会尽快处理。
—— 相关资讯 ——