【碩士】玻璃纖維與樹脂的潤濕性研究

內容簡介

　　【碩士】玻璃纖維與樹脂的潤濕性研究　　授予學位：碩士　　學位授予單位：重慶理工大學　　學位年度：2011　　環(huán)氧樹脂由于具有優(yōu)良的工藝性能、機械性能和物理性能、價格低廉，作為涂料、膠粘劑、復合材料樹脂基體、電子封裝材料等廣泛應用于機械、電子、電器、航空、航天、化工、交通運輸、建筑等領域。作為一種液態(tài)體系的環(huán)氧樹脂具有在固化反應過程中收縮率小，其固化物的粘結性、耐熱性、耐化學藥品性以及機械性能和電氣性能優(yōu)良的特點。聚酯樹脂具有良好的加工特性，可以在室溫、常壓下固化成型，不釋放出任何副產物，粘度比較適宜，工藝性能優(yōu)良，固化后樹脂綜合性能好，品種多、適應廣泛，價格較低。而玻璃纖維是電子信息、航空、航天等行業(yè)的關鍵基礎材料，在國民經濟和國防軍工的諸多領域有重要應用，絕緣性、耐熱性好，機械強度高，故配合樹脂賦予形狀以后可以成為優(yōu)良的結構用材，通常作為復合材料中的增強材料，電絕緣材料和絕熱保溫材料，電路基板等。研究二者潤濕性，無論是對于復合材料新型制備工藝，還是具有較好發(fā)展前景的熱性樹脂基復合材料工藝，以及對提升我國玻璃纖維產業(yè)技術水平和持續(xù)發(fā)展能力，推動我國高端民用電子產業(yè)和國防工業(yè)發(fā)展都有重要的現(xiàn)實意義和歷史意義?！　? 通過吊片法測定不同溫度條件下的樹脂表面張力，分析了溫度與表面張力關系，以及表面張力因液體溫度升高而減小的理論解釋。研究表明：聚酯樹脂表面張力大于環(huán)氧樹脂表面張力?！　? 樹脂傳遞模塑(ResinTransfer Molding，RTM)工藝是廣泛應用在航天航空、汽車、機械、電子及建筑領域的一種先進復合材料制備方法。RTM 工藝要求樹脂有好的工藝性能，其中樹脂的表面張力、粘度直接影響樹脂的浸潤性和最終產品的質量。因此，本文中主要討論樹脂的粘度、表面張力對浸潤性能的影響，以滿足樹脂對纖維的充分浸潤及RTM 工藝中的流動充模要求。樹脂浸潤玻璃纖維時，接觸角隨著樹脂粘度的增大而增大；隨表面張力的增大而減小，兩者表現(xiàn)為線性關系；四種玻璃纖維與聚酯樹脂的潤濕性好一些，在環(huán)氧樹脂中屬基本不潤濕?！　? 實際生產中發(fā)現(xiàn)，對于同一種樹脂，ER、ECR、ECT、TM 四種玻璃纖維與其結合性能有差異，研究玻璃纖維的不同化學成分對玻纖表面活性以及它與樹脂的潤濕性和結合能力的影響對生產將具有重大指導意義。所以本論文從熱力學和動力學兩個方面討論了四種纖維的表面浸潤性。熱力學上，通過測量接觸角，得到四種纖維的表面能、極性、色散分量。動力學上，測試了常溫下四種纖維的接觸角隨時間的變化，依據經驗公式和阿累尼烏斯方程計算出浸潤速率和浸潤活化能。綜合以上熱力學數和動力學參數對比分析四種纖維的浸潤性。研究結果表明：表面能ECT＞ECR＞TM＞ER，即ECT 為實現(xiàn)良好的的浸潤提供了最有利的熱力學條件；浸潤活化能TM＜ER＜ECT＜ECR，即TM 為實現(xiàn)良好的浸潤提供了最有利的動力學條件。以上研究對于復合材料成型工藝的合理選擇具有重要意義?！　? 玻璃纖維在SEM圖像中呈非規(guī)整的圓柱狀，表面分布有大量細小顆粒和褶皺，且表面經常都牢固地吸附著一層水膜，影響了玻璃纖維與樹脂之間的粘結。因此有必要對玻璃纖維表面進行涂覆處理，以增強玻璃纖維和樹脂的潤濕性，并保護纖維表面不受到侵蝕。涂覆的物質稱表面處理劑，包括偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑等物質。近年來玻璃纖維的表面處理在復合材料生產和研究領域中越來越重要，國內外都在不斷研究并大力推廣應用。所以，本文采用動態(tài)威廉法檢測了四種玻璃纖維分別與三種偶聯(lián)劑、一種潤滑劑、一種成膜劑的潤濕性以及經偶聯(lián)劑、潤滑劑、成膜劑處理后的玻璃纖維與樹脂的潤濕性。研究發(fā)現(xiàn)：四種纖維與偶聯(lián)劑的潤濕性最好，接觸角都在55°以下；與潤滑劑潤濕性最差，在90°以上；經偶聯(lián)劑處理后的玻璃纖維與樹脂的潤濕性要好于經潤滑劑、成膜劑處理后的潤濕性，其中氨基硅烷偶聯(lián)劑處理效果最好?！　?　　

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