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试块研究报告

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(2)复合材料制作 玻璃钢手糊试样的制作:

用每层树脂定量的办法来控制含胶量。毡的含胶量控制在45-50%,玻璃布、单向布含胶量控制在35-40%,试样每组7个。

手糊工艺记录:准备好所需材料,配制树脂,比例为:树脂:引发剂:促进剂=1:0.1:0.01,首先称取适量树脂置于烧杯中,然后称取促进剂倒入树脂杯,用搅拌器搅拌1min,称取引发剂倒入,混合均匀。纤维105℃烘干2h。保持工作台面干净平整,用脱模纸包住。用一层脱模纸垫在工作平台上,准备好毛刷、刮刀、剪子、铲子等工具。把纤维裁成要求的尺寸,保持切口平整,纤维保持原有形状。拉伸、弯曲试样:方格布9层,单向布12层,毡7层。压缩试样:方格布20层,单向布25层,毡16层。剪切试样:方格布30层,单向布37层,毡25层。脱模纸上倒定量胶液,铺布。再倒上定量的胶液,毛刷涂布。压实积层,然后铺层,反复上述操作。铺上塑料脱模纸,刮平。积层完毕后,整理台面,准备下一次操作。冷却至常温脱模,脱模后放在压板下防止变形。按照拉伸、弯曲、压缩和剪切试样尺寸切割,尽量保持纤维不被切断。后固化温度为80℃,时间为4-5小时,最后检查试样完整性,贴标签。

玻璃钢缠绕试样的制作:

制作每组试样5个,缠绕纱试样的胶含量控制在30-35%。

缠绕记录:准备好材料,按照树脂:引发剂:促进剂=1:0.1:0.001的比例配胶,称取适量树脂置于烧杯中,然后称取促进剂倒入树脂杯,用搅拌器搅拌1min,称取引发剂倒入,混合均匀。在缠绕模具上贴一层脱模纸,处理后检查脱模纸表面是否完整,准备好钉子、木板、毛刷、剪子等工具。缠绕时,每缠一层后开始刷胶,然后继续缠绕,直到达到所需铺层为止。缠绕时需注意张力控制,始终保持适当张力以保证缠绕制品质量,在缠绕时用压板及毛刷将纤维压实,并驱赶气泡。反复上述操作。完成后,冷却至常温脱模。脱模后放在压板下,防止变形。再按照拉伸、弯曲、压缩和剪切试样尺寸切割,尽量保持纤维不被切断,固化温度为80度,时间为4-5小时,最后检查试样是否完整,贴标签。

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图12 铝制缠绕模具

(3)试样加工

浇注体板、复合材料板制作完毕后,按照如下方法取样:试样的取位区应距板材边缘(已切除工艺毛边)20-30mm。若取位区有气泡、分层、树脂淤积、皱褶、翘曲、错误铺层等缺陷,则应避开。

按照实验计划,试样切割前,在板材上划线,标出将要切割出的每个试样的编号,确定每个试样在板材上的位置。复合材料是各向异性材料,应按预先规定的方向切割试样,应严格保证纤维方向和铺层方向与实验要求的方向一致。切割时,采用硬质合金刀具及砂轮片等加工。加工时要防止试样产生分层、刻痕和局部挤压等机械损伤。加工时可用水冷却,加工后,需要干燥试样。一般不应加工表面。将各种板材制作成相应的试样后,测量每个试样的厚度,试样尺寸测量精度0.02mm。

然后将试样放入固化炉中进行后固化处理。试样存放在干燥器内。温度23±2℃。 图13-18是各种力学性能测试的尺寸。

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图13 树脂浇注体拉伸试样

图14 树脂浇注体弯曲试样

图15 复合材料拉伸试样

图16 复合材料弯曲试样

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图17 复合材料压缩试样

方格布、毡复合材料层间剪切试样(a)

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单向复合材料层间剪切试样(b)

图18 剪切试样

3.2 测试结果

3.2.1拉伸试验测试结果

表8拉伸数据

名称 浇注体 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样

拉伸强度(MPa) 51.653 616 100 377 673 弹性模量(GPa) 4.8 27.3 10.7 17.8 28.1 3.2.2压缩试验测试结果

表9压缩数据

名称 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样 压缩强度(MPa) 394.4 225.530 310.943 340.544

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3.2.3剪切试验测试结果

表10 剪切数据

名称 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样

剪切强度(MPa) 66.83 25.76 26.33 39.95 3.2.4弯曲实验测试结果

表11 弯曲数据

名称 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样 浇注体 弯曲强度(MPa) 729.08 198 弹性模量(MPa) 20.4 8.7 15 19.39 455.59 739.70 99.53 2.17 3.2.5体积电阻率测试结果

表12 电阻率数据

名称 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样

体积电阻率(Ω.`cm) 130E+14 2.60E+14 2.30E+13 2.30E+14 29

3.2.6阻燃氧指数测试结果

表13 氧指数数据

名称 单向布增强试样 短切毡增强试样 方格布增强试样 缠绕纱增强试样

氧指数(%)

32.5 31.5 33 32

测试结果说明:

(1)氧指数是指在规定条件下,固体材料在氧、氮混合气流中,维持平稳燃烧所需的最低氧含量。表征的是材料的燃烧性能。氧指数高表示材料不易燃烧,氧指数低表示材料容易燃烧。材料的氧指数(LOI)与其阻燃性的对应关系如下: LOI < 23 可燃

LOI 24 - 28 稍阻燃 LOI 29 - 35 阻燃 LOI > 36 高阻燃。

(2)阻燃等级标准有很多,附件是GB/T8624-1997.建筑材料阻燃等级分类标准。 (3)氧指数测试标准:GB/T24-2005.纤维增强塑料燃烧性能试验方法氧指数法。 3.2.7 树脂浇注体热变形温度

HDT/℃=108℃。与DERAKANE411-350相当。 3.2.8 80℃和120℃的拉伸强度

表14 80℃和120℃的拉伸强度

拉伸强度/MPa

名称 80℃ 单向布增强试样 缠绕纱增强试样 606 5 120℃ 453 498 4 腐蚀和老化试验

4.1耐 40%硫酸试验

(1) 实验条件

试样铺层:表面毡/5层短切毡/表面毡。试样切割后用树脂封边。

测试条件: 40%硫酸溶液,分为常温存放和80℃存放.常温存放30天,5天取一次样。高温存放15天,5天取一次样。

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测试试样的质量、巴氏硬度、弯曲强度和弯曲模量的变化。 (2)测试结果

表15 DERAKANE 510c-350环氧乙烯基酯树脂80℃耐 40%硫酸测试结果。

化学树脂/铺层 环境 弯曲强度/MPa 时 间 未浸保浸泡持泡 后 率 弯曲模量/GPa 未浸泡 浸泡后 保持率 巴氏硬度 厚度/mm 浸泡后 变化率 重量/g 未浸泡 浸泡后 变化率 未浸未浸泡浸泡 后 泡 160 155 97.5 4.52 4.81 106.4 40 38 3.71 3.76 1.62 60.20 60.63 0.71 40%DM411-350 1硫表面毡/短个酸, 切毡/短切月 80℃ 毡/表面毡 4.2 耐紫外光老化试验

耐紫外光老化测试依据:GJB150.7-1986; 弯曲强度测试依据:GB/T1449-2005。 (1) 实验条件

试样铺层:表面毡/5层短切毡/表面毡。试样切割后用树脂封边。

测试条件:将试样置于紫外老化箱中, 1周取一次样,进行8周。测试试样的弯曲强度的变化。

450 400 弯350 曲300 强250 度200 (MP150 a) 100 50 0 0 1000 2000 3000 总辐射量 4000 5000

图19 老化试验结果

结果表明: DERAKANE 510C-350树脂具备优异的耐紫外老化性能。

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