不饱和聚酯树脂增强增韧的研究

摘要

不饱和聚酯树脂（UP）作为一种复合材料的树脂基体，具有较高的比强度和比刚度，且机械性能高、成型工艺简单、产品质量轻等优点，在复合材料地板领域具有广泛的应用前景。但UP的固化物一般存在强度低、收缩率大、韧性差、容易开裂等缺点，因此对UP的增强增韧改性仍然吸引着很多研究者的目光。本文以通用型UP为基体，用二氧化硅(SiO2)、碳酸钙(CaCO3)、聚乙二醇(PEG)、短切玻璃纤维(SGF)对UP进行增强增韧研究。然后以玻璃纤维布（GF）增强UP（FRUP）为面层，以改性UP(MUP)为芯层，通过手糊成型的方法制备夹层板复合材料。并在此基础上制备了以FRUP为面层，以混杂短纤维增强MUP为芯层的夹层板复合材料。对制备的复合材料进行了力学性能测试、动态热机械性能测试、耐热性能测试；使用扫描电镜对复合材料的冲击断面进行观察，初步研究了填料的含量对复合材料冲击韧性的影响。　　1、UP基体增强增韧改性研究　　无机填料/UP复合材料性能研究结果表明：（1）与SiO2改性的UP相比，用CaCO3改性的UP复合材料性能更加优越，当CaCO3质量分数为10%时，复合材料拉伸强度和冲击强度均达到最大值34.71MPa和8.2KJ/m2,与纯UP相比分别提高了21.3%和46.4%。（2）无机填料的加入可以降低UP的收缩性能，当填料含量为10%时，收缩性能降低最明显。　　PEG增韧改性CaCO3/UP复合材料性能研究结果表明：（1）PEG的加入能够显著提高复合材料的冲击性能，加入30%PEG复合材料与未添加PEG的复合材料相比冲击强度从7.9kJ/m2提高到11.2kJ/m2，冲击强度提高了42.7%。（2）PEG的加入降低了复合材料的动态储能模量，提高了复合材料的韧性。　　SGF增强PEG/CaCO3/UP（MUP）复合材料性能研究结果表明：（1）SGF的加入，可以提高复合材料冲击强度，当SGF含量为50%时，冲击强度达到17.3kJ/m2，与未添加SGF的复合材料相比冲击强度提高了54.4%。（2）TGA结果表明SGF的加入提高了复合材料的分解温度，提高了热稳定性。（3）SGF的加入提高了复合材料的动态储能模量，在50%含量时，复合材料的动态储能模量达到最大值，此时复合材料的刚性最好。　　2、FRUP/MUP/FRUP夹层板复合材料性能研究　　FRUP/MUP/FRUP夹层板复合材料性能研究结果表明：（1）SGF的加入能够显著提高复合材料的拉伸强度和冲击强度，SGF含量为50%的复合材料拉伸强度、冲击韧性分别达到了147MPa、104.6kJ/m2，与未添加SGF的复合材料相比分别提高了32.8%、83.7%；（2）SGF的加入可以提高复合材料夹层板的耐热性能和热稳定性。（3）当SGF含量为50%时，SGF在树脂基体中排列比较紧密，被树脂基体紧紧包覆着，断面形貌比较整齐，此时可以较好的提高材料的力学性能。　　3、FRUP/SCF-MUP/FRUP夹层板复合材料性能研究　　FRUP/SCF-MUP/FRUP夹层板复合材料性能研究结果表明：（1）添加不同比例短纤维的复合材料力学性能也有所不同，当SGF与SCF比例为20:30时，复合材料拉伸强度达到最大值179MPa，当SGF与SCF比例为10:40时，冲击强度达到最大值131.2KJ/m2。（2）两种短纤维的比例对复合材料储能模量影响很大，当SGF：SCF为30:20时，复合材料的储能模量最大，表明此时的材料刚性最强，动态热机械性能最好。

目录

声明

1 绪论

1.1 项目的研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 复合材料成型工艺

1.4 研究目标、拟解决的关键问题和技术路线

2 无机填料/UP复合材料的制备和性能研究

2.1 实验部分

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

3 PEG增韧改性CaCO3/UP复合材料的制备和性能研究

3.1 实验部分

3.2 结果与讨论

3.3本章小结

4 SGF增强PEG/CaCO3/UP复合材料的制备和性能研究

4.1 实验部分

4.2 结果与讨论

4.3本章小结

5 FRUP/MUP/FRUP夹层板复合材料的制备和性能研究

5.1 实验部分

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

6 FRUP/SCF-MUP/FRUP夹层板复合材料的制备和性能研究

6.1实验部分

6.2 结果与讨论

6.3本章小结

7 总结

致谢

参考文献

个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果