偶联剂对FRP/FRIM复合材料界面粘结强度的影响

摘要

FRP/FRIM是一种新型复合材料，在很多领域可替代传统的FRP复合材料。要使这种新型复合材料在工程上能得到广泛应用，必须保证FRP与FRIM复合后界面具有良好的粘结强度。因此，FRP/FRIM复合材料界面粘结强度是这一材料复合新技术的重要研究课题。本文主要研究偶联剂对FRP/FRIM界面粘结强度的影响。
　　 本文首先根据FRP和FRIM表层的化学性质，选取硅烷偶联剂KH-570和钛酸酯偶联剂NDZ-201作为FRP/FRIM界面改性剂。采用单搭拉伸剪切试验方法，主要考虑偶联剂品种、偶联剂用量和改性方法等因素，对FRP/FRIM界面粘结强度进行了深入研究。然后利用先进的表面分析手段——傅立叶变换红外光谱(FTIR)和扫描式电子显微镜(SEM)研究了偶联剂在FRP/FRIM界面上的作用机理。研究结果表明：
　　 (1)硅烷和钛酸酯偶联剂均可改善FRP/FRIM界面粘结强度；偶联剂类别、改性工艺和偶联剂用量对FRP/FRIM界面粘结强度有显著影响，胶层厚度变化也有一定的影响。
　　 (2)KH-570的两种改性方法——迁移法与表面预处理法均可改善FRP/FRIM界面粘结强度。FTIR和SEM的分析结论和实验结果证实了粘接剂可与FRIM表面形成化学键作用，为胶层和FRIM界面提供了牢固的粘附力；如将KH-570掺入胶粘剂中，其分子所含的双键会与不饱和聚酯发生交联反应，并促进胶层固化，改善胶层的力学性能。因此，迁移法改性效果优于表面预处理法。
　　 (3)NDZ-201的两种改性方法——干法与预处理法均可改善FRP/FRIM界面粘结强度。FFIR和SEM的分析结论和实验结果证实了粘接剂可与FRIM表面形成了化学键作用，为胶层和FRIM界面提供了牢固的粘附力；如将NDZ-201掺入胶粘剂中，可改善胶层的韧性和断裂生产率，故干法改性效果优于预处理法。
　　 最后，本文提出用KH-570与NDZ-201按质量比为1:1混合配制一种偶联剂，使用该复合偶联剂通过共混法改善FRP/FRIM复合材料界面粘结强度。试验结果表明：复合偶联剂可明显改善FRP/FRIM界面粘结强度，其改性效果优于单一偶联剂改性效果，值得深入研究。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景及意义

1.2国内外研究动态

1.3本课题研究目标、内容和拟解决的关键问题

1.3.1.研究目标

1.3.2研究内容

1.3.3拟解决的关键问题

1.4研究方法、试验方案及可行性分析

1.4.1研究方法

1.4.2试验方案

1.4.3试验可行性研究

第二章偶联剂的简介与选择

2.1硅烷偶联剂的简介与选择

2.1.1硅烷偶联剂的简介与分类

2.1.2硅烷偶联剂的选择及偶联机理

2.2钛酸酯偶联剂的简介及选择

2.2.1钛酸酯偶联剂的简介与分类

2.2.2钛酸酯偶联剂的选择及偶联机理

第三章硅烷偶联剂对FRP/FRIM界面粘结强度的影响

3.1.引言

3.2实验材料与方案

3.2.1实验材料

3.2.2试件设计

3.2.3试验方案

3.4.2试验装置与加载

3.3试验结果和分析

3.3.1试件破坏类型

3.3.2硅烷偶联剂表面预处理法改性试验结果

3.3.3硅烷偶联剂迁移法改性试验结果

3.5小结

第四章钛酸酯偶联剂对FRP/FRIM界面粘接强度的影响

4.1引言

4.2实验材料与方案

4.2.1实验材料

4.2.2试件设计

4.2.3实验方案

4.2.4试验装置与加载

4.3试验结果和分析

4.3.1破坏类型

4.3.2钛酸酯偶联剂预处理法改性试验结果

4.3.3钛酸酯偶联剂干法改性试验结果

4.4小结

第五章硅烷/钛酸酯复合偶联剂对FRP/FRIM界面粘结强度的影响

5.1引言

5.2实验材料与方案

5.2.1实验材料

5.2.2试件设计

5.2.3试验方案

5.2.4试验装置与加载

5.3试验结果和分析

5.3.1破坏类型

5.3.2试验结果

5.3.3讨论与分析

5.4小结

第六章结论与展望

6.1结论

6.2展望

参考文献

致谢

附录：在校学习期间发表的论文