近幾年輕質(zhì)透明復(fù)合材料作為一種新型的復(fù)合材料,以其卓越的性能被人們逐漸接受,成為較好的功能材料之一,被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域,如農(nóng)業(yè)、建筑、光學(xué)儀器等,但對于透明性能有更高要求的汽車玻璃、高速列車車窗、飛機(jī)側(cè)機(jī)窗以及飛機(jī)擋風(fēng)玻璃等應(yīng)用時,由于透明復(fù)合材料其機(jī)械性能尤其是力學(xué)強(qiáng)度和沖擊韌性較差,影響了其應(yīng)用前景。因此研究一種線膨脹系數(shù)低、良好斷裂韌性和抗沖擊性的透明復(fù)合材料具有重大意義。不飽和聚酯樹脂(UPR)具有良好的熱穩(wěn)定性、機(jī)械剛性,但由于不飽和聚酯樹脂本身韌性不足、收縮率大等缺陷限制了其廣泛應(yīng)用。本文將不飽和聚酯樹脂作為基體與無堿玻璃纖維布作為增強(qiáng)相,制備了一種高柔韌高透明的復(fù)合材料,通過對不飽和聚酯樹脂進(jìn)行一系列的增韌增強(qiáng)改性,在一定程度上改善了透明復(fù)合材料存在的問題。本論文在不飽和樹脂中加入馬來酸酐(MAH),以馬來酸酐和苯乙烯作為共聚交聯(lián)單體對不飽和聚酯樹脂增韌改性,馬來酸酐可與苯乙烯發(fā)生共聚反應(yīng),生成馬來酸酐-苯乙烯無規(guī)共聚物,使樹脂中交聯(lián)點之間的鏈段長度增大,交聯(lián)點密度相對降低,樹脂固化后產(chǎn)品的脆性變小,實現(xiàn)了樹脂柔韌性增強(qiáng)的目的。結(jié)果表明,當(dāng)馬來酸酐添加量占樹脂中苯乙烯質(zhì)量的12%時,固化后澆鑄體的沖擊性能和斷裂伸長率得到顯著提高,拉伸強(qiáng)度及彎曲強(qiáng)度下降較少。通過甲基丙烯酸丁酯(BMA)、丙烯酸丁酯(BA)分別對不飽和聚酯樹脂進(jìn)行增韌改性提高UPR的抗沖擊性和斷裂韌性,探究了二者與不飽和聚酯樹脂以不同質(zhì)量比例混合后對各個體系混合現(xiàn)象、凝膠時間、固化后澆鑄體力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)甲基丙烯酸丁酯/不飽和聚酯樹脂混合體系以6:100質(zhì)量比時,丙烯酸丁酯/不飽和聚酯樹脂混合體系以10:100時,澆鑄體的抗沖擊性和斷裂伸長率較好。使用玻璃纖維布作為增強(qiáng)材料,制備透明的樹脂基復(fù)合材料,由于樹脂基體與玻璃纖維布兩者之間折射率存在差值,光線通過兩相界面時會發(fā)生散射、折射等現(xiàn)象,導(dǎo)致制備的復(fù)合材料的透明性達(dá)不到實際需求。因此選擇甲基丙烯酸甲酯(MMA)來調(diào)節(jié)不飽和聚酯樹脂的折射率,使其折射率能夠與玻璃纖維布折射率差值減小,更加匹配,進(jìn)一步提高復(fù)合材料透明性。結(jié)果表明:當(dāng)MMA含量占樹脂質(zhì)量的14%時,樹脂折射率與玻璃纖維布折射率差值小于0.01,此時的透光率達(dá)到最高值94.9%。在不影響復(fù)合材料柔韌性的同時,我們研究在12wt%MAH/UPR中添加不同比例MMA的透光率,可知,隨著MMA添加量增多,透光率增加,10wt%MMA擁有最好的透光率93.9%。證明了此時混合比例韌性和透明性均得到明顯提升。最終制備了一種兼具有高柔韌性且高光學(xué)透明性的復(fù)合材料。
【學(xué)位單位】：武漢理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB34
【部分圖文】：

圖 1-1 不飽和聚酯樹脂（UPR）的固化過程圖要的熱固性聚合物之一，不飽和聚酯樹脂（UPR）是應(yīng)用最之一，因其優(yōu)異的機(jī)械性能、透明度、低成本、室溫固化濕性等優(yōu)點，不飽和聚酯樹脂受到廣泛關(guān)注，廣泛應(yīng)用于料、涂料等制造產(chǎn)品中。不幸的是，通用型 UPR 與交聯(lián)單點密度使他們在固化后樣品存在以下缺點：第一、脆性大性能較差；第二、固化后澆鑄體樣品的收縮率比較大，這約了其應(yīng)用范圍。因此，為了改善不飽和聚酯樹脂澆鑄體足，一些研究人員就開始考慮對不飽和聚酯樹脂進(jìn)行增韌，因此提高 UPR 的柔韌性、力學(xué)性能一直都是國內(nèi)外目前出了幾種市場上應(yīng)用比較普遍的不飽和聚酯樹脂的外觀、表 1-2 常見的不飽和聚酯性能指標(biāo)

應(yīng)力分散現(xiàn)象。從（b）中看出，斷裂面出現(xiàn)了大量不規(guī)則的細(xì)小裂紋，表面不再光滑，說明在收到外界沖擊作用時，吸收了大量的能量，裂紋數(shù)目越多，其增韌效果越好。（c）中的裂紋很少且較為單一，呈直線型分布，沒有表現(xiàn)出應(yīng)力分散的現(xiàn)象，有很明顯的脆性斷裂特征。其結(jié)果與力學(xué)性能測試結(jié)果一致。(a)(b)

30(c)8% massfractionof BMAaddition同 BMA 添加量 BMA/UPR 的復(fù)合材料斷面 SEM 圖固化樣條沖擊斷面的微觀形貌 改性 UPR 的沖擊斷面 SEM 照片，其中圖 2-6（a）為 10wt%BA 改性后的 UPR，圖 2-6（c）為 16wt%可以看出，與未改性的 UPR 相比，加入 BA 后的樣t%BA 增韌效果更加明顯。圖 2（a）的沖擊斷裂形形貌光滑平整，無明顯的銀紋出現(xiàn)。從（b）中看的細(xì)小裂紋，表面不再光滑，高低不平，說明在大量的銀紋和裂紋，吸收了大量的能量，裂紋數(shù)c）中的裂紋很少且較為單一，呈直線型分布，有很與力學(xué)性能測試結(jié)果一致。

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本文編號：2809622