含双键淀粉的制备及其对玻纤复材界面性能影响研究

摘要

玻璃纤维是一种常见的无机非金属材料，因其强度高、抗腐蚀性强、绝缘性好等独特的性能，常常被用作增强体来制备复合材料。但是，由于它的表面光滑且不耐摩擦，在应用时常有飞丝的现象产生。对于制得的玻纤复材，尽管它的性能有了显著地提高，但界面处的结合强度较低，容易成为应力集中源遭到破坏，进而影响复合材料整体的性能。
　　本论文以淀粉为原料，通过改性处理，研究了将改性淀粉作为成膜剂的综合性能；并将其用于玻纤浸润，制备玻纤复材，以此检验复合材料的界面性能。运用FT-IR、NMR、粘度计、表面张力仪、接触角测试仪等手段表征了改性淀粉成膜剂及浸润型纱线的性能。此外，还通过力学性能测试、SEM、热分析等方法考察了玻纤与乙烯基酯树脂(VE)的界面相容性。主要研究内容及结果如下：
　　通过烯丙基缩水甘油醚对淀粉的化学改性，确定其最佳的制备条件为：AGE含量15％、NaOH含量7.5%、反应温度95℃、反应时间10h。在这种条件下，改性淀粉成膜剂对玻纤的浸润效果明显优于原淀粉乳液，经拉丝浸润后，纱线的力学性能及硬挺度也显著提高。
　　使用4-乙烯基环氧环己烷对淀粉做改性处理，制备了一系列的改性淀粉成膜剂。结果显示，当4-乙烯基环氧环己烷含量为10%、NaOH含量为4%、反应温度为95℃、反应时间为12h时，制得的改性淀粉成膜剂和浸润型纱线的综合性能优异。
　　选用玻纤原丝及不同种类的浸润型纱线增强乙烯基酯树脂，研究了玻纤复材的界面性能。结果表明，经过两种改性淀粉成膜剂浸润的玻纤，其玻纤复材的界面结合强度和力学性能优于玻纤原丝及原淀粉型的复材。这主要是因为玻纤表面的碳碳双键活性基团可以参与树脂基体内的共聚反应，加强了二者的界面黏附。
　　综上所述，我们对淀粉进行改性后，将其用于玻纤浸润中，并制备了玻纤复材。通过这样的处理，复材的界面结合强度有很大提高。

目录

声明

1 绪论

1.1 玻纤浸润剂概述

1.2.1 玻纤浸润剂的分类

1.2.2 增强纺织型玻纤浸润剂的应用

1.2.3 增强纺织型玻纤浸润剂的研究现状

1.3 淀粉成膜剂及其淀粉的改性

1.3.1 选用淀粉作为玻纤浸润中的成膜剂

1.3.2 淀粉的改性

1.3.3 烯丙基缩水甘油醚对淀粉的改性

1.3.4 4-乙烯基环氧环己烷对淀粉的改性

1.4 玻纤复合材料

1.4.1 玻纤复合材料的发展及应用

1.4.2 玻璃纤维增强乙烯基酯树脂

1.4.3 玻纤/乙烯基酯树脂复合材料界面性能研究

1.5 本课题的研究目的、意义及创新点

1.6 本课题的研究内容

2 实验部分

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器及设备

2.3 实验方法

2.3.1 烯丙基缩水甘油醚改性淀粉成膜剂的制备

2.3.2 4-乙烯基环氧环己烷改性淀粉成膜剂的制备

2.3.3 改性淀粉颗粒的制备

2.3.4 玻纤的拉丝浸润

2.3.5 玻纤/乙烯基酯树脂复合材料的制备

2.4 性能测试方法

2.4.1 改性淀粉颗粒的测试

2.4.2 改性淀粉成膜剂的测试

2.4.3 浸润型纱线的测试

2.4.4 玻纤复材性能的测试

2.4.5 热分析

3 结果与讨论

3.1.1 烯丙基缩水甘油醚对淀粉的改性及其结构表征

3.1.2 烯丙基缩水甘油醚改性淀粉成膜剂最佳工艺的确定

3.1.3 最佳条件下样品的性能测试

3.1.4 小结

3.2.1 4-乙烯基环氧环己烷对淀粉的改性及其结构表征

3.2.2 4-乙烯基环氧环己烷改性淀粉成膜剂最佳工艺的确定

3.2.3 最佳条件下样品的性能测试

3.2.4 小结

3.3 玻纤/乙烯基酯树脂复和材料的界面性能研究

3.3.1 烯丙基缩水甘油醚型玻纤复材的界面性能研究

3.3.2 4-乙烯基环氧环己烷型玻纤复材的界面性能研究

3.3.3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文