有机蒙脱石对DAP基单向玻璃纤维层合板力学性能的影响.pdf

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1、第7卷第3期材料研究与应用Vo1．7，NO．32013年9月MATERIALSRESEARCHANDAPPLICATIONSept．2013文章编号：1673—9981(2013)03—0156—06有机蒙脱石对DAP基单向玻璃纤维层合板力学性能的影响孔振兴，李桂英，危青，戴子林广州有色金属研究院，广东广州510650摘要：分别用有机蒙脱石DK2和MHAB-MMT改性邻苯二甲酸二烯丙酯／玻璃纤维(DAP／GF)层合板，通过X射线衍射仪分析、透射电子显微镜(TEM)等测试方法对它们在DAP基体中的分散状况，及对层合板纵

2、向弯曲性能及层间剪切强度(IISS)的影响进行了研究．结果表明，两种有机蒙脱石均以插层形式分散于基体中，且MHAB-MMT在基体中分散更均匀，层间距与有机蒙脱石含量的关系不大．有机蒙脱石改性剂对层合板的纵向弯曲性能影响不大，而对层间剪切强度有较大影响：用不含可聚合基团的DK2改性层合板时，ILSS没有明显增加；而用含可聚合基团的MHAB-MMT改性层合板时，添加3～5％可使ILSS增加14．8．合理选择改性蒙脱石的表面活性剂，对增强复合材料层合板层间性能具有重要作用．关键词：蒙脱石；邻苯二甲酸二烯丙酯；层合板；插层；

3、力学性能中图分类号：TB332文献标识码：A纤维增强聚合物复合材料(FRP)具有轻质、高脱石改性的邻苯二甲酸二烯丙酯／玻璃纤维(DAP／强的特点，广泛用于航空航天、化工、电气、建筑及娱GF)层合板的分散结构进行了分析，并考察了有机乐设备等行业．FRP的主要结构形式是层合板，其蒙脱石对层合板力学性能的影响，结果发现面内力力学性能的重要特征是面内性能优良、层间性能较学性能没有明显变化，只有当含有可聚合基团的有差．通常改善层合板层间性能的方法包括对树脂基机蒙脱石用于改性层合板时，层间剪切强度才有所体进行增韧[¨、用偶联剂处

4、理纤维表面_2]和Z—pin—增加．该结果对合理选择表面活性剂改性蒙脱石，用ning技术E。等．增韧能提高层间剪切性能，但通常以增强复合材料层合板层间性能具有一定的指导伴以牺牲其他力学性能为代价l4；利用偶联剂对纤意义．维表面进行化学修饰被认为是最成功的方法，可全面改善复合材料的力学性能．Z-pinning技术能大幅1实验部分提高层合板的层间性能，但是制备工艺复杂．近年来，纳米科学与技术的发展，为改善复合材料层问性1．1实验原料能提供了一个全新的思路．如Wicthmann等发现邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)单体：工业品

5、，纯在环氧树脂／玻璃纤维层合板中添加0．39／6双壁碳度99．99／5，Et本大曹公司生产．纳米管可使复合材料的层间剪切强度(ILSS，Inter-过氧化苯甲酰(BPO)、过氧化二异丙苯(DCP)：laminarshearstrength)提高169／6；Hussian等在化学纯级，使用前纯化．乙烯基树脂／玻璃纤维层合板中仅加入1有机蒙无机蒙脱石(Na—MMT)：阳离子交换容量脱石，材料的ILSS增加了44，同时复合材料的弯(CEC)110mmol／100g．曲强度及断裂韧性也有所增加．本文对两种有机蒙有机蒙脱石DK

6、2：用氯化二羟乙基甲基十二铵收稿日期：2013—05—27作者简介：孔振兴(1978一)，男，湖北通山人，工程师，博士第7卷第3期孑L振兴，等：有机蒙脱石对DAP基单向玻璃纤维层合板力学性能的影响157改性，由浙江丰宏黏土化工有限公司提供．仪进行XRD分析，辐射源为Cu-K~(一0．154溴化甲基丙烯酰氧乙基三甲基十六铵nm)，管电压4OkV，电流50mA；扫描角速率2。／(MHAB)：按文献E7]的方法合成，MHAB分子中min，步长0．02。，扫描范围1．7。～10。．用荷兰FEI含有可聚合的碳一碳双键．公司的T

7、ECNAIG。进行透射电子显微镜(TEM)观有机蒙脱石MHAMMT：用Na-MMT与察，加速电压200kV，用UltracutE4超薄切片机将MHAB经阳离子交换反应制得．样品切成厚度为6O～70nm的薄片以供观察．按单向玻璃纤维毡(简写GF)：商品名ECR430—GB／T2577—2005测定层合板的有机分含量．用630，由CPIC(重庆国际)提供．MTS810材料试验机测试层合板的力学性能，加载1．2复合材料的制备速率均为2mm／min．按ASTMD790的方法测试层合板的纵向弯曲性能(即沿纤维方向的弯曲性按一定

8、比例将DK2和MHAMMT分别与能)，试样尺寸为3．5mm×15mm×110mm，跨DAP单体混合，在1200r／min速率下搅拌3h，加距为56mm，每组5个试样．采用ASTMD2344—84入质量分数4BPO及质量分数1DCP(相对于所述的短梁剪切(SBS，Short-BeamShear)法测试DAP的质量)，然后在85℃引发聚合，将达凝胶