UHMWPEF/CF復(fù)合界面膠黏特性及應(yīng)用研究
發(fā)布時(shí)間:2021-10-14 11:59
為減少超高分子量聚乙烯纖維(UHMWPEF)防彈復(fù)合材料因背凸對(duì)人體造成的非貫穿損傷,可將高剛性的碳纖維(CF)與之結(jié)合,將防彈裝甲設(shè)計(jì)成為UHMWPEF/CF層間混雜復(fù)合結(jié)構(gòu)。但因UHMWPEF化學(xué)惰性強(qiáng),對(duì)樹(shù)脂的選擇性大,導(dǎo)致UHMWPEF/CF裝甲材料復(fù)合層間難以實(shí)現(xiàn)良好的粘接。為解決該復(fù)合層界面粘接的難題,本課題從復(fù)合層間膠黏劑改性和UHMWPEF表面處理兩方面著手,對(duì)樹(shù)脂改性反應(yīng)影響因素、改性反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、改性樹(shù)脂固化、纖維表面處理工藝及復(fù)合材料的膠黏特性等進(jìn)行了研究。本文采用甲基丙烯酸(MAA)對(duì)E-51環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行改性,制備了環(huán)氧甲基丙烯酸酯樹(shù)脂。以體系酸值表征改性反應(yīng)程度,研究了樹(shù)脂改性過(guò)程中催化劑種類(lèi)及用量、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間對(duì)反應(yīng)程度的影響,發(fā)現(xiàn)等質(zhì)量的三乙胺(TEA)催化效果優(yōu)于N,N-二甲基苯胺(DEB A),且在一定范圍內(nèi)增加催化劑用量、提高反應(yīng)溫度,均可加快反應(yīng)速率。在0.6%TEA催化下,研究了MAA改性環(huán)氧樹(shù)脂的改性反應(yīng)動(dòng)力學(xué),發(fā)現(xiàn)該反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng),且其反應(yīng)活化能E=26.92kJ/mol,頻率因子A=1.786s"1。此外,通過(guò)改性前后的樹(shù)脂紅外光譜(F...
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.3靴板結(jié)構(gòu)剖面卽"1??
■化反應(yīng)才能較好的完成t87l。故本實(shí)驗(yàn)W?〇.6%TEA作催化劑,分別在9(TC、10(TC、??ll(TC下進(jìn)行反應(yīng),定時(shí)取樣分析,并將體系酸值隨反應(yīng)溫度及時(shí)間的變化記錄??于圖3.3中。??從圖3.3中可W看出:反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后,隨反應(yīng)溫度的提高,體系酸值??水平逐漸降低。改性樹(shù)脂體系在n〇°C下反應(yīng)化的酸值即低于在90’C下反應(yīng)化??的酸值,并且與lOO’C下反應(yīng)4h的酸值相當(dāng),所W,反應(yīng)溫度在很大程度上影??響著反應(yīng)速率的大小。這是因?yàn)樵诤侠淼臏囟确秶鷥?nèi),反應(yīng)溫度越高,越多分子??被活化后參與反應(yīng),反應(yīng)速率越快。如繼續(xù)升高溫度,環(huán)氧樹(shù)脂的自聚合、丙巧??酸不飽和雙鍵交聯(lián)聚合等副反應(yīng)難于控制[83]。此外,還可W看出,同一反應(yīng)溫度??下,體系酸值隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低。反應(yīng)進(jìn)行的前化酸值降低幅度較大,??22??
從式(3-句可^看出,若ln(l/(l-a))-d乍圖呈一條直線,則可W說(shuō)明反應(yīng)為一??級(jí)反應(yīng)。計(jì)算0.6〇/(TrEA催化,8(TC、90°C、10(TC、110‘C反應(yīng)化過(guò)程中對(duì)應(yīng)的??ln(l/(l-c〇)值,并對(duì)d乍圖,如圖3.5所示。從圖3.5中可W看出lnU/(l-c〇)-r均??呈直線關(guān)系,故可W說(shuō)明本研究中的改性反應(yīng)屬于一級(jí)反應(yīng)P01。??此外,隨溫度升高,根據(jù)化樣點(diǎn)計(jì)算的ln(l/(l-a))值離散程度增加,即實(shí)測(cè)??值相對(duì)于回歸直線對(duì)應(yīng)的理論值出現(xiàn)偏差。8(TC、9(TC反應(yīng)測(cè)試點(diǎn)的ln(l/(l-c〇)??均勻分布在一條直線上,ioo°c反應(yīng)時(shí),取樣點(diǎn)in(i/(i-6t))值略有偏離,而在iicrc??下進(jìn)行反應(yīng)時(shí),ln(l/(l-c〇)值離散較為明顯。這是因?yàn)闃?shù)脂改性過(guò)程中還伴有其??他副反應(yīng)發(fā)生,雖然通過(guò)催化劑、阻聚劑的作用,可W提高主反應(yīng)的選擇性,有??24??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]甲基丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂改進(jìn)環(huán)氧膠膜性能研究[J]. 劉龍江. 粘接. 2014(06)
[2]國(guó)產(chǎn)PBO纖維研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 郭玲,趙亮,胡娟,許偉,嚴(yán)家策. 高科技纖維與應(yīng)用. 2014(02)
[3]聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的制備[J]. 于勇. 橡塑資源利用. 2014(01)
[4]層間混雜復(fù)合材料的彈道侵徹性能研究[J]. 肖露,程建芳,柴曉明,張華鵬. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[5]非等溫DSC法研究環(huán)氧樹(shù)脂體系固化動(dòng)力學(xué)[J]. 李恒,王德海,錢(qián)夏慶. 固體火箭技術(shù). 2013(02)
[6]復(fù)合材料多功能防彈板防彈性能研究[J]. 李歡秋,歐陽(yáng)科峰,張仕. 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2013(01)
[7]纖維復(fù)合材料在裝甲防護(hù)上的應(yīng)用[J]. 段建軍,楊珍菊,張世杰,劉濤,代麗麗. 纖維復(fù)合材料. 2012(03)
[8]對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 劉兆峰,曹煜彤,胡盼盼,張浩,周助勝,吳清基,楊拯. 高科技纖維與應(yīng)用. 2012(03)
[9]UHMWPE纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)研究[J]. 王爽芳,王發(fā)陽(yáng),邵緒澤. 江蘇紡織. 2012(01)
[10]高性能纖維材料在警用裝備領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 楊旭,任雅楠,高曉清. 化工新型材料. 2011(10)
碩士論文
[1]新型環(huán)氧樹(shù)脂的合成、結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 劉恒昌.吉林大學(xué) 2014
[2]樹(shù)脂基厚向混雜防彈復(fù)合材料的制備及侵徹機(jī)理研究[D]. 柴曉明.浙江理工大學(xué) 2014
[3]超高分子量聚乙烯在γ射線作用下的預(yù)輻照接枝改性[D]. 魏寒.東華大學(xué) 2013
[4]E44/KH550改性水性聚氨酯膠粘劑的合成及在UHMWPE纖維上的應(yīng)用[D]. 肖家偉.東華大學(xué) 2013
[5]Kevlar129織物/PA防彈復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 程建芳.浙江理工大學(xué) 2013
[6]超聲下液態(tài)氧化法對(duì)超高分子量聚乙烯纖維的表面改性研究[D]. 金軍.東華大學(xué) 2010
[7]防彈纖維復(fù)合材料中樹(shù)脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大學(xué) 2007
[8]超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及其應(yīng)用研究[D]. 王結(jié)良.西北工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號(hào):3436116
【文章來(lái)源】:山東大學(xué)山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁(yè)數(shù)】:86 頁(yè)
【學(xué)位級(jí)別】:碩士
【部分圖文】:
圖1.3靴板結(jié)構(gòu)剖面卽"1??
■化反應(yīng)才能較好的完成t87l。故本實(shí)驗(yàn)W?〇.6%TEA作催化劑,分別在9(TC、10(TC、??ll(TC下進(jìn)行反應(yīng),定時(shí)取樣分析,并將體系酸值隨反應(yīng)溫度及時(shí)間的變化記錄??于圖3.3中。??從圖3.3中可W看出:反應(yīng)進(jìn)行相同時(shí)間后,隨反應(yīng)溫度的提高,體系酸值??水平逐漸降低。改性樹(shù)脂體系在n〇°C下反應(yīng)化的酸值即低于在90’C下反應(yīng)化??的酸值,并且與lOO’C下反應(yīng)4h的酸值相當(dāng),所W,反應(yīng)溫度在很大程度上影??響著反應(yīng)速率的大小。這是因?yàn)樵诤侠淼臏囟确秶鷥?nèi),反應(yīng)溫度越高,越多分子??被活化后參與反應(yīng),反應(yīng)速率越快。如繼續(xù)升高溫度,環(huán)氧樹(shù)脂的自聚合、丙巧??酸不飽和雙鍵交聯(lián)聚合等副反應(yīng)難于控制[83]。此外,還可W看出,同一反應(yīng)溫度??下,體系酸值隨反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)逐漸降低。反應(yīng)進(jìn)行的前化酸值降低幅度較大,??22??
從式(3-句可^看出,若ln(l/(l-a))-d乍圖呈一條直線,則可W說(shuō)明反應(yīng)為一??級(jí)反應(yīng)。計(jì)算0.6〇/(TrEA催化,8(TC、90°C、10(TC、110‘C反應(yīng)化過(guò)程中對(duì)應(yīng)的??ln(l/(l-c〇)值,并對(duì)d乍圖,如圖3.5所示。從圖3.5中可W看出lnU/(l-c〇)-r均??呈直線關(guān)系,故可W說(shuō)明本研究中的改性反應(yīng)屬于一級(jí)反應(yīng)P01。??此外,隨溫度升高,根據(jù)化樣點(diǎn)計(jì)算的ln(l/(l-a))值離散程度增加,即實(shí)測(cè)??值相對(duì)于回歸直線對(duì)應(yīng)的理論值出現(xiàn)偏差。8(TC、9(TC反應(yīng)測(cè)試點(diǎn)的ln(l/(l-c〇)??均勻分布在一條直線上,ioo°c反應(yīng)時(shí),取樣點(diǎn)in(i/(i-6t))值略有偏離,而在iicrc??下進(jìn)行反應(yīng)時(shí),ln(l/(l-c〇)值離散較為明顯。這是因?yàn)闃?shù)脂改性過(guò)程中還伴有其??他副反應(yīng)發(fā)生,雖然通過(guò)催化劑、阻聚劑的作用,可W提高主反應(yīng)的選擇性,有??24??
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]甲基丙烯酸改性環(huán)氧樹(shù)脂改進(jìn)環(huán)氧膠膜性能研究[J]. 劉龍江. 粘接. 2014(06)
[2]國(guó)產(chǎn)PBO纖維研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)[J]. 郭玲,趙亮,胡娟,許偉,嚴(yán)家策. 高科技纖維與應(yīng)用. 2014(02)
[3]聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑的制備[J]. 于勇. 橡塑資源利用. 2014(01)
[4]層間混雜復(fù)合材料的彈道侵徹性能研究[J]. 肖露,程建芳,柴曉明,張華鵬. 浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2013(04)
[5]非等溫DSC法研究環(huán)氧樹(shù)脂體系固化動(dòng)力學(xué)[J]. 李恒,王德海,錢(qián)夏慶. 固體火箭技術(shù). 2013(02)
[6]復(fù)合材料多功能防彈板防彈性能研究[J]. 李歡秋,歐陽(yáng)科峰,張仕. 玻璃鋼/復(fù)合材料. 2013(01)
[7]纖維復(fù)合材料在裝甲防護(hù)上的應(yīng)用[J]. 段建軍,楊珍菊,張世杰,劉濤,代麗麗. 纖維復(fù)合材料. 2012(03)
[8]對(duì)位芳綸產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢(shì)[J]. 劉兆峰,曹煜彤,胡盼盼,張浩,周助勝,吳清基,楊拯. 高科技纖維與應(yīng)用. 2012(03)
[9]UHMWPE纖維生產(chǎn)工藝技術(shù)研究[J]. 王爽芳,王發(fā)陽(yáng),邵緒澤. 江蘇紡織. 2012(01)
[10]高性能纖維材料在警用裝備領(lǐng)域的應(yīng)用[J]. 楊旭,任雅楠,高曉清. 化工新型材料. 2011(10)
碩士論文
[1]新型環(huán)氧樹(shù)脂的合成、結(jié)構(gòu)和性能研究[D]. 劉恒昌.吉林大學(xué) 2014
[2]樹(shù)脂基厚向混雜防彈復(fù)合材料的制備及侵徹機(jī)理研究[D]. 柴曉明.浙江理工大學(xué) 2014
[3]超高分子量聚乙烯在γ射線作用下的預(yù)輻照接枝改性[D]. 魏寒.東華大學(xué) 2013
[4]E44/KH550改性水性聚氨酯膠粘劑的合成及在UHMWPE纖維上的應(yīng)用[D]. 肖家偉.東華大學(xué) 2013
[5]Kevlar129織物/PA防彈復(fù)合材料的制備及性能研究[D]. 程建芳.浙江理工大學(xué) 2013
[6]超聲下液態(tài)氧化法對(duì)超高分子量聚乙烯纖維的表面改性研究[D]. 金軍.東華大學(xué) 2010
[7]防彈纖維復(fù)合材料中樹(shù)脂的性能研究[D]. 俞喜菊.上海交通大學(xué) 2007
[8]超高分子量聚乙烯纖維的表面改性及其應(yīng)用研究[D]. 王結(jié)良.西北工業(yè)大學(xué) 2004
本文編號(hào):3436116
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