玻璃纤维/不饱和聚酯树脂复合材料配方与性能的研究

摘要

不饱和聚酯复合材料井盖具有强度高、成品率高、质量轻、加工工艺简单等优点,是现有铁制井盖材料的理想替代产品。本文以通用型不饱和聚酯树脂为基体,分别以玻璃纤维毡、玻璃纤维布为增强材料,以粉煤灰,碳酸钙以及二氧化硅为填料,进行了复合材料配方的设计与实验,研究了苯乙烯对凝胶时间的影响,对制备的复合材料进行了弯曲强度、抗冲击强度测试、耐介质性测试,并使用扫描电镜对复合材料的界面结合性能进行观察。
　　弯曲强度测试结果表明,玻璃纤维体积含量低于60％时,两种玻璃纤维增强复合材料的弯曲强度均随纤维体积含量的增加而增加,对于玻璃纤维毡增强不饱和聚酯复合材料,纤维含量为60%时,其弯曲强度为185.78MPa,纤维含量为30%时其弯曲强度为148.36 MPa。对于玻璃纤维布增强不饱和聚酯复合材料,纤维含量为60%时,其弯曲强度为210.57MPa,纤维含量为30%时,其弯曲强度为160.34 MPa。
　　冲击强度测试结果表明,玻璃纤维含量低于50%时,复合材料的冲击强度随纤维含量的增加而增加,纤维含量达到50%时,这两种增强体系的冲击强度均达到最大值,其中玻璃纤维布增强复合材料的冲击强度为85.61 kJ/m2,玻璃纤维毡增强复合材料的冲击强度为76.47 kJ/m2,不饱和聚酯浇注体的冲击强度为15.23 kJ/m2,对比可知玻璃纤维增强后材料的抗冲击性能有显著提高。当纤维含量相同时,玻璃纤维布增强不饱和聚酯效果更为显著。
　　玻璃纤维布用量为30%,粉煤灰用量为30份时,制备的复合材料机械性能较为优良,成本低廉。而碳酸钙填充的复合材料体系,碳酸钙用量为50份时,复合材料的弯曲强度为171.74MPa,冲击强度为71.34 kJ/m2。使用二氧化硅作为填料时,二氧化硅用量为50份时,复合材料的弯曲强度为141.20MPa,冲击强度为38.24 kJ/m2。
　　复合材料的耐介质性测试结果表明,材料对水、酸性介质、碱性介质的抗腐蚀能力远高于国家标准。同时,加入填料后对材料的耐介质能力没有显著降低。SEM观察结果表明,随着填料用量的增加,树脂,纤维,填料三者之间的界面结合性能逐渐下降。填料用量为50份时,碳酸钙与二氧化硅同树脂和纤维的界面结合性能均要优于粉煤灰填充的复合材料。

目录

中文封皮

英文封皮

摘要

绪论

课题研究的目的和意义

玻璃钢井盖材料国内外研究现状

玻璃纤维增强不饱和聚酯复合材料简介

不饱和聚酯树脂

玻璃纤维简介

复合材料填料的选择

玻璃钢的成型工艺

模压成型工艺

手糊成型工艺

真空灌注成型工艺

本文主要研究内容

实验部分

实验材料及设备

实验方法

复合材料树脂基体的选择

复合材料实验样品的制备

玻璃钢复合材料的成型工艺

复合材料中玻璃纤维含量的测定

复合材料的分析与表征

树脂粘度对复合材料凝胶时间的影响

复合材料的弯曲强度测试

复合材料的抗冲击性能测试

复合材料的耐介质性测试

填料尺寸对复合材料的影响

复合材料的扫描电镜测试

配方成分对复合材料力学性能影响

树脂粘度对夊合材料凝胶时间的影响

夊合材料弯曲强度测试结果分析

玻璃纤维毡对夊合材料弯曲强度的影响

玻璃纤维布对夊合材料弯曲强度的影响

填料对夊合材料弯曲强度的影响

玻璃纤维增强上饱和聚酯夊合材料的抗冲击测试分析

3.3.1 玻璃纤维对夊合材料冲击强度的影响

填料对夊合材料冲击强度的影响

本章小结

复合材料耐介质性测试和界面结合性能研究

夊合材料耐介质性能测试

4.1.1 夊合材料耐水性测试

4.1.2 夊合材料耐酸性测试

4.1.3 夊合材料耐碱性测试

填料尺寸对夊合材料的影响

扫描电镜测试分析

本章小结

结 论

参考文献

哈尔滨工业大学学位论文原创性声明及使用授权说明

致 谢