氧化鋁填料球?qū)?fù)合材料力學(xué)性能的影響
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明, 在復(fù)合材料中加入15%的氧化鋁填料球,可以提高剪切強(qiáng)度23%左右,減小密度12%。經(jīng)8小時(shí)沸水試驗(yàn)后,不含氧化鋁填料球的試樣強(qiáng)度損失24%,加入15%的氧化鋁填料球使得其強(qiáng)度損失下降了4 %.同時(shí)測(cè)定了復(fù)合材料的耐水性及對(duì)乙醇的抵抗性
實(shí)驗(yàn)方法:
1.原材料
樹脂: E51環(huán)氧 樹脂,環(huán)氧值0.48-0.54當(dāng)量/ 100g固化劑: 2-乙基- 4 -甲基咪唑;增塑劑:鄰苯二甲酸二丁酯;氧化鋁填料球,分析純,含量98.5%以上,細(xì)度100目;纖維:無捻高強(qiáng)玻璃纖維,80支/ 20股,KH550處理。
2.儀器
WPM- -500k g試驗(yàn)機(jī);DT-100型精密天平。
3.單向玻璃纖維一環(huán)氧薄板試樣的制備為了獲得最好的性能,在填料摻入樹脂以前,必須將填料加熱(在120C的烘箱內(nèi)干燥2小時(shí)),以排除吸附的水分和吸收的氣體。按配方先將環(huán)氧樹脂和鄰苯二甲酸二丁脂在50C下攪拌均勻。在攪拌和保持50C的條件下,將填料直接摻入樹脂中,使混合均勻。然后加固化劑,充分?jǐn)埌?。為了減少影響因素,基體內(nèi)不加稀釋劑;為了操作方便(避免粘度過大).控制膠槽溫度在40C左右,並在膠槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)滾子進(jìn)行攪拌,以防止填料沉淀。采用手工編繞成型,先制成浸膠無緯布。把浸膠無緯布疊4層于模具內(nèi),放入70C烘箱,預(yù)固化8小時(shí)(模具不加蓋)取出之后,立即將模具轉(zhuǎn)移到已預(yù)熱至100 C的壓機(jī)內(nèi),加接觸壓力。升溫至130公加半壓( 3.5kg/em° ),升溫至140 C加全壓:(7kg/cm2),升溫至150C保持4小時(shí)。然后關(guān)閉電源,讓其自然冷卻至室溫再脫模。板材尺寸是250x390x ( 2士0.5 ) mm。制成的薄板脫模以后,立即加工成試樣,試樣尺寸是160x15X (2土0.5 ) mm,放入干燥器內(nèi)保存。試樣的配方如表1所示。
4.強(qiáng)度的測(cè)試
用單向平板切割成如圖1所示的45°偏軸拉伸試驗(yàn)的試樣。
沸水試驗(yàn)在上述實(shí)驗(yàn)確定了填料的最佳用 量 的基礎(chǔ)上,本文選用了無填 料和含最佳量填料的 兩種試樣進(jìn)行沸水試驗(yàn) 。 試樣在蒸餾水中煮沸時(shí),從沸水中取出之后用 濾紙擦干,立即測(cè)試其強(qiáng)度。襯水性試驗(yàn) 將尺寸為的試樣放在蒸餾水中浸飽規(guī)定的時(shí)間后 , 測(cè)定其增 重 , 用 表示的 吸水性按下式計(jì)算 閱一貪氣護(hù)月打瑞一責(zé) 鎮(zhèn)料用量 刃加充樹脂填料用量對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度的影響城,試樣浸水后的重量, 試樣本身的重量 。 進(jìn)行三次平行測(cè)定并取其平均值。 付乙醉試將尺寸為 的試 樣放在的乙醇試液中浸泡規(guī)定的時(shí) 間后 , 測(cè)定其 增 重。計(jì)算方法同耐水性試驗(yàn) 。 三 、 結(jié)果 與討論 填料 用量 時(shí) 復(fù)合材料 剪切 強(qiáng) 度 的影 響 各種 試樣的強(qiáng)度測(cè)試 結(jié)果見 表 和 圖從表 中數(shù)據(jù) 看 出 , 在復(fù)合 材料 中加入適 量的填料 本實(shí)驗(yàn) 以 為最佳 可以提 高強(qiáng)度,減小密度,使得復(fù)合 材料輕質(zhì)高強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)得到進(jìn)一步的發(fā)揮 。 上述結(jié)果可 以解釋如下, 由于復(fù)合材料 中的 內(nèi)應(yīng)力有兩個(gè)來源 一 個(gè)是成型 過 程 中體積 收縮產(chǎn)生 了殘余應(yīng)力, 一個(gè)是玻 璃 纖維和環(huán)氧樹脂的熱膨 脹系數(shù)相 差很大 , 在 溫度變化時(shí)產(chǎn)生 的熱應(yīng)力 。 當(dāng)復(fù)合材料中加入氧化鋁填料球以后 , 由于氧化鋁填料球能降低放熱峰溫度 , 減小放熱量, 并取代了一定 體 積 的 樹 脂 , 所以填料在降低收縮性上特別有效, 填 料還能減小 樹 脂 的 熱 膨 脹 系 數(shù) , 縮小了纖維 和樹脂二者的熱 膨脹系數(shù)差 , 從而減 小了復(fù)合 材 料 的 內(nèi)應(yīng)力 。 同時(shí)填料還可 以 阻止裂 縫延伸,因此提高 了復(fù)合材料的強(qiáng) 度。 但是填料用 量過 多本試 驗(yàn)超過,則體系模 量增加,也會(huì)使內(nèi)應(yīng)力增加,強(qiáng)度反而有所下