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连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应.pdf

连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应.pdf

上传者: lcyo 2013-01-31 评分1 评论0 下载0 收藏0 阅读量222 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应pdf》,可适用于个人文书领域,主题内容包含连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应朱明!李明!周玮!邓海金"清华大学材料科学与工程系教育部先进材料重点实验室!北京#$$$’摘要(通过重量变化)力学符等。

连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应朱明!李明!周玮!邓海金"清华大学材料科学与工程系教育部先进材料重点实验室!北京#$$$’摘要(通过重量变化)力学性能测试以及*,断口分析对实验室制备的连续玻璃纤维增强尼龙"’在酸)碱)汽油)机油)丙酮等介质中的行为进行了探讨!发现具有良好的耐油性!而酸)碱对其性能影响较大!极性介质丙酮对其性能也有一定影响关键词(复合材料尼龙玻璃纤维介质腐蚀中图分类号(文献标识码(文章编号(#$$::$:"$$’$$$:$$:近几年来!国内外以惊人的速度发展着以通用塑料和高性能工程塑料为基体的热塑性复合材料"’<#=!连续纤维增强热塑性树脂基复合材料由于其生产工艺简单)多样)成本低)制品性能优良等多方面的优点<=!使其在国际市场上的地位逐渐提高!在世界范围内正掀起一股研究开发这种高性能复合材料的高潮<=尼龙作为复合材料重要的基体树脂之一<!:=!对复合材料的一些性能起着决定性作用!它将纤维粘合并固定!在纤维间传递载荷!并使载荷均匀影响复合材料的耐热性)加工性能)横向性能)剪切性能)耐环境介质性能等保护纤维免受损伤尼龙的机械性能和热性能均很优良!但吸水率高)不耐酸的缺点也可能将制约尼龙基复合材料的使用性能本论文研究了不同环境介质"#$>AB水溶液)#$>盐酸)CD无铅汽油):D高速机械油)丙酮’对优化工艺参数条件下制备的力学性能的影响#实验部分EFE原料本文采用的无碱无捻粗纱由北京玻璃钢研究设计总院生产!其规格如表#所示尼龙辽阳石油化纤公司生产!粘度F!密度#F#GHIEFJ材料的制备通过实验室自制成型设备以优化的工艺参数制备连续纤维增强的层压板表#玻璃纤维粗纱基本性能指标KLM#NOPIOQNORNMOSPMTRUSVMGLTTUPKMOORWXHSPRYSQNMMZ*PPYGISMOPLRYSMYSRUTPPYGISMOPL>SMOOSPR>OHSXOMTSOMYGSV,##C$C$^CYVYHMIMYSSQNM$F:$F:#F:‘$$EFa测试与表征(测试用的复合材料单向层板用金刚石锯片切割成一定尺寸的样条!具体条件见表#FF#重量变化测试将制备好的试样放入以下室温介质浸泡(#$>AB水溶液)#$>盐酸)CD无铅汽油):D高速机械油)丙酮处理一定时间后取出!观察其外观形貌!分别测量其重量变化收稿日期($$$#修订日期($$$:$作者简介(朱明"#Cb’!男!硕士#FF力学性能测试经一定时间介质浸泡后取出的试样称重后!在尽可能短的时间内测试其层间剪切强度!弯曲强度)弯曲弹性模量测试条件如表#FF断口形貌分析小心截取弯曲试样断口!经蒸金后!在*,C:$扫描电子显微镜上观察断口形貌结果与讨论JFE腐蚀性介质中cc的重量变化$:航空材料学报第卷万方数据表!试验条件表"#$!"’()*,*)()*’"’()*(#)*’)**)()*’)*(’)*’(#*#*(#)*#’:#*(:<!=>)(:<#)*,)(<A=B)*C**(#)’<!CDEFGHFI!J"KLMMJNIO!":)*($*)**(:<JJPO=>)(:<A!PAQ#)*,)(<JB)*C’#*<M!C**(#)’<ABO)*,:CR)(#)’<ABA)*,:DEFGHFI!J"KLMMJIO!图A是在五种腐蚀性介质中RIBKS的重量变化率TEBE与处理时间(的关系图T注<将未处理试样规定在处理时间为=U=M:处V以便能在对数坐标中表示出来WX由图中可以看到VRIBKS浸泡在A=YZ#D水溶液中的重量变化最大T增加约=UJYWV但增重主要发生在!Q:以后V!Q:以内的重量变化很小CRIBKS浸泡在机械油和A=Y盐酸中的重量变化大小其次V长时间浸泡在机械油中的重量变化率增加到=U!Y左右V而随着在A=Y盐酸中浸泡时间的增加VRIBKS的重量先快速增加=UAJY而后逐渐减小至原重以下T减重=UAAYWCRIBKS浸泡在汽油和丙酮中的重量随时间的变化很小X图ARIBKS在不同腐蚀性介质中的重量变化S)UA>):(#)#()*’RIBKS)*)*(,’))以上分析表明<盐酸中的RIBKS的重量先快速增加而后逐渐减小是由于V开始的时候水对RIBKS的扩散作用大于被盐酸腐蚀的作用V而随着时间的增加V腐蚀程度逐渐超过了扩散作用V从而导致了其重量的减小XRIBKS的重量受Z#D溶液和机械油的影响较大V而基本不受汽油丙酮的影响XU^^腐蚀性介质对RIBKS力学性能的影响图!和图M是在五种腐蚀性环境中RIBKS的弯曲强度和弯曲弹性模量与处理时间的关系图X图!RIBKS在不同腐蚀性介质中弯曲强度随处理时间的变化S)U!‘#)#()*a#’(*:(:#’#*,()*()RIBKS)*)*(,’))图MRIBKS在不同腐蚀性介质中弯曲弹性模量随处理时间的变化S)UM‘#)#()*a#’#’#*,()*()RIBKS)*)*(,’))由图中可以看到VA=YZ#D水溶液和A=Y盐酸对RIBKS的弯曲强度的影响最大V随着在这两种溶液中处理时间的延长V弯曲强度逐渐AJ第M期连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应万方数据降低!一周后降至原来的"#$’())*,浸泡在$盐酸中比在$水溶液中的弯曲强度更低浸泡在汽油机油和丙酮中的’())*,的弯曲强度随浸泡时间的变化很小在短期#以内!弯曲强度不受各种腐蚀性介质的影响!变化很小就弯曲弹性模量而言!总的看来!在各种环境介质中的变化不大在$盐酸中’())*,的弯曲弹性模量随着时间的增加有较为明显的下降一周后下降至原来的:$在$水溶液汽油和机油中’())*,的弯曲弹性模量随时间的增加而无较明显的变化在丙酮中’())*,的弯曲弹性模量比其它介质中要低下降至原来的$!但模量相对未处理时的降低值基本保持不变图是在五种腐蚀性环境中’())*,的层间剪切强度与处理时间的关系图由图中可以看到!在$水溶液和$盐酸中!’())*,的层间剪切强度随着处理时间的增加而降低!且二者相比!用盐酸处理的’())*,的层间剪切强度降低得更多一周后降低了#:$机油处理的’())*,的层间剪切强度略高于未处理的’())*,!且基本不再随着时间而变化在汽油和丙酮中!’())*,的层间剪切强度基本不随时间的增加而变化!汽油处理的略低于未经处理的!丙酮处理的略高于未经处理的图’())*,在不同腐蚀性介质中层间剪切强度随时间的变化,<=>ABACBDEFBGDDB<GDB<GCHBIABACFDCA’())*,BJCCDDBIAAGKDFDJHF由此可见!盐酸和水溶液使’())*,的层间剪切强度有较大的降低!而机油汽油和丙酮对’())*,材料的层间剪切强度没有影响综合来看!’())*,在盐酸中的弯曲性能下降最明显!在溶液丙酮中的弯曲性能下降次之!在汽油机油中的弯曲性能基本不下降这种趋势与尼龙具有良好的耐油性!而耐酸碱性较差是一致的L=M腐蚀性介质对’(NN*,断口形貌的影响图O是不同腐蚀性介质浸泡后’())*,弯曲破坏的PQR微观断口形貌!由图可见!$水溶液对树脂基体产生了破坏作用!部分拔出的纤维裸露!表明纤维S树脂界面也受到一定程度的破坏$盐酸则主要对纤维S树脂界面产生破坏!有长段的纤维脱粘拔出现象汽油也对纤维S树脂界面产生破坏!但纤维脱粘拔出的数量较少机油对纤维S树脂界面和树脂基体本身的影响很小!纤维上都残留着树脂丙酮的影响主要表现在纤维S树脂界面的破坏上!但也只有少量的纤维裸露!大部分仍然残留着树脂PQR断口分析表明!同时破坏树脂基体和界面粘接!盐酸主要是破坏纤维(树脂界面!汽油丙酮也轻微破坏了纤维树脂界面!机油对纤维(树脂界面和树脂基体本身的影响很小:结论由表:可以看出!由于基体尼龙))不耐盐酸腐蚀!使得’())*,复合材料在盐酸环境中的综合力学性能大大降低水溶液环境对’())*,复合材料的力学性能也有较大的不利影响丙酮环境对’())*,的力学性能的影响虽不及酸碱大!但也有一定程度的不利影响!主要表现在弯曲性能的小幅下降由于复合材料基体尼龙))耐油性很好!故而汽油和机油环境对’())*,复合材料的综合力学性能几乎没有影响表:介质对复合材料的破坏程度TUED:VD<DDACWAFXAGDGJF<DUYJCCDDBIAAGKDFDJHFRDJHFVF<DACDXAEYFDFZVF<DACDXAEYFD(CUDBDCIDPUEDPUEDWERBAPUEDGAEBD’EFAGBARBA’IDABD’EFAGBARBARIBDAE’EFAGBA’EFAGBA#O航空材料学报第##卷万方数据图!不同腐蚀性环境中"#$’(弯曲破坏的)*微观断口形貌(,!)*,"#$’(:<,=<,=>,<,ABCDEFG>,=HIABCDJ<,,<HAKLM,=H<A!M,=,HA>=参考文献NOBP李凌连续纤维增强热塑性树脂基复合材料OQP纤维复合材料RBKKSBSANBCTBUOVPW#X#YWZZ=>,=(,I,=<>,>,:Z,>OP^)#N"Z,=$>=>,=RBKRBTKBOLP朱月兰R葛巧珍纤维增强热塑性复合材料的发展及应用OQP化工新型材料RBKKLRBBBANBTSOSP‘#Y*a)RW#XY*)RFF*W",=>J>,>,=,I,=$<J,<OQPZ,>RBKKRVC!ANS!LTSCO!PW#X#YWZZ=>,=(,I,=<>,>,:Z,>OP^)#N"ZY=>=>,=RBKRBTKBL!第L期连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应万方数据!"#$’()*,’"’##())’)$’’,))$#:<=>:<=>ABC>DEFGHIJ<KDCLHMNOC<NPQ:HNCMHRSTUC<UCH<VE<=<CCM<=>WS<=XYH<ZCMSN>CHPQ^VZH<UCV:HNCMHRS>CJ<=‘aaabc>dX<Hef(""g<NXSSNYV>H<HRh<=iC=XNVQQCMC<UCS>NCSN<=OCUXH<ULMPLCMNCSH<VUP<VYUN<=TE:H<HRhCS>NSQPY<VNXHNUP<N<YPYS=RHSSIQCMMC<QPMUCVFRP<KGjkl^ImmeXHS=MCHNPRILMPPQLMPLCMNCSYNSSNMP<=RVHOH=CVHUVUH<VR^nHRCSUC<UCOCVYO>HRSP>NSSR=XNRHQQCUNCVNXCLPRHMOCVYOIHUCNP<Co)p$gdPOLPSNCqFRP<q=RHSSIQCMqOCVYOqUPMMPSP<rrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrK上接第cs页et)u"’)))"v(wxp"*’")’)u#)$))"’()("’^FIJY<‘>W^FyIL<=‘>z^FG{<=IRPY|K‘}DCL}AQ:HNCMHRSTUC<UCH<VE<=<CCM<=>CJ<=<}AQ^CMP<HYNUSH<VS^NMP<HYNUS>CJ<=‘aaab~>dX<Hq|}DCL}AQ^LLRCVlXSUS>CJ<=<}AQ^CMP<HYNUSH<VS^NMP<HYNUS>CJ<=‘aaab~>dX<Hef(""g^<CiHLLMPHUXPQLMCLHMHNP<PQQCMMPCRCUNMUSFA~NX<QROSVCSUMCV}WXCLSCYVPSLHMnCRCUNMP<CHOSiNX<H<PSCUP<VVYMHNP<UH<CYSCVQPMQROVCLPSNP<NXMPY=XNXC<NCMHUNP<PQCHOH<VNHM=CNNPUHYSCMHLVOCRN<=>ZHLPMhHNP<H<VC!LRPSP<PQNHM=CNOHNCMHRS>H<V<YURCHNP<H<VUMSNHRRhHNP<PQHRHNCVNHM=CNURYSNCMiNXSORHMMHNPPQUPOLP<C<NSPUUYMP<NXCSYMQHUCPQSYSNMHNCS}lXSUHRLMPUCSSCSPQNXCHRHNP<H<VVCLPSNP<PQNXS<CiNCUX<PRP=XHZCCC<<ZCSN=HNCV}WXCPSCMZHNP<PQX=XMCSPRYN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共混法和原位聚合法分别制备出尼龙纳米复合材料并用原位聚合法制备了MC尼龙纳米复合材料。对制备的几种复合材料的力学性能进行了测试和分析探讨和推测了不同表面改性的纳米SiO<,>和尼龙基体之间的作用机理表征了纳米粒子在基体中的分散情况同时侧重对熔融共混法制备的复合材料的微观结构及结晶熔融行为与热性能进行了详细的分析阐明了纳米SiO<,>的不同表面修饰层对复合材料结构和性能的影响。主要研究结果如下:在熔融共混过程中RNS纳米颗粒的添加有助于提高尼龙的拉伸强度、弹性模量、缺口冲击强度和断裂伸长率很好地改善尼龙的力学性能在一定的用量范围内时对尼龙具有增强和增韧的双重效果而DNS纳米颗粒的添加则能够提高基体材料的缺口冲击强度、弹性模量和断裂伸长率但会降低材料的拉伸强度。而经过原位聚合法制得的尼龙复合材料无论是RNS型还是DNS型纳米复合材料它们的韧性和刚性都会得到进一步增强但拉伸强度则变化不大。为了研究纳米SiO<,>与尼龙基体之间的界面相互作用我们对不同类型纳米复合材料进行了抽提处理并对抽提产物进行了FTIR表征。结果显示:在熔融共混过程中RNS表面的有机官能团能够与尼龙基体发生反应形成一种基于共价键和氢键连接的界面层结构。而DNS不能与尼龙基体发生反应二者仅通过少量的氢键以及物理吸附和链段缠绕发生作用。在纳米复合材料热稳定性的研究中DNS和RNS对纳米复合材料热稳定性的影响基本相同均可提高复合材料的热稳定性只是RNS的影响要大于DNS这种差异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用。在熔融共混过程中DNS和RNS纳米颗粒的添加对尼龙基体的熔融和结晶行为有不同的影响。RNS的加入提高了纳米复合材料的熔融温度降低了复合材料的结晶温度对尼龙的结晶有一定的促进作用使复合材料的结晶度提高而DNS则使纳米复合材料的熔融温度降低结晶温度稍有提高结晶度稍有降低。在晶体结构方面DNS和RNS纳米颗粒的加入对尼龙基体的结晶形态几乎没有影响。对原位聚合法制备的尼龙复合材料进行了SEM、XRD、DSC表征说明两种型号的纳米SiO<,>在尼龙中均能分散均匀纳米二氧化硅的原位加入改变了尼龙的晶型有利于α晶的形成而不利于γ晶的生成复合材料的熔融温度比未改性的纯尼龙提高了~左右这可能与它的结晶形态发生了变化有关同时使尼龙的结晶温度有很大的提高比纯尼龙大约提高了~表明纳米SiO<,>的加入作为异相成核点对尼龙的结晶有一定的促进作用使得结晶过程在较高温度就能进行说明原位加入纳米SiO<,>对材料的熔融结晶行为影响较大。原位聚合法制备了MC尼龙纳米SiO<,>复合材料在本实验条件下当加入量少时纳米SiO<,>基本不影响ε已内酰胺的聚合因纳米粒子表面修饰层和己内酰胺之间存在氢键作用与己内酰胺钠之间则存在化学键作用因此可以实现纳米粒子在体系中的均匀分散同时与基体MC尼龙之间存在一定的界面粘结力使复合材料可以承受更大拉力或冲击载荷因而对MC尼龙具有增强、增韧的双重效果。MC尼龙及其原位纳米复合材料均呈现典型尼龙的α晶型衍射峰说明纳米Si<,>的加入没有改变尼龙的晶型。在纳米复合材料热稳定性的研究中DNS和RNS均可大大提高复合材料的热稳定性只是RNS的影响要大于DNS这种差异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用。会议论文郑根稳解孝林MaiYiuWingMASEBS和环氧树脂增韧尼龙GF复合材料的研究采用反应性加工制备了环氧树脂(EP)和马来酸酐接枝氢化苯乙烯乙烯丁烯苯乙烯嵌段共聚物(MASEBS)同时改性的尼龙玻璃纤维复合材料,研究了EP和MASEBS对复合材料结构与力学性能的影响结果表明在尼龙GF复合材料中,单独加入环氧树脂或%或%的MASEBS,尼龙GF复合材料呈脆性断裂但同时添加EP和MASEBS,当MASEBS和EP含量分别为%和份或MASEBS和EP含量分别为%和份时,复合材料的断裂伸长率和缺口冲击强度显著增加,EP和MASEBS对尼龙GF复合材料有协同增韧作用,其原因是EP和MASEBS为尼龙GF复合材料提供了一个粘接强度适中、易形变的柔性界面本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalhkclxbaspx下载时间:年月日

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