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粉末涂料用树脂及其复合材料的研究

张馨月  
【摘要】:树脂基纤维复合材料在各种复合材料中发展最为迅速和成熟,已在各个领域得到广泛的应用。常用的溶剂型树脂基体,因为在生产和使用过程中存在有机溶剂的挥发,给环境带来污染,不但给操作人员带来伤害,也会带来安全隐患等,其应用受到很大的限制。近年来,粉末涂料由于其污染小、效率高、性能优、节省能源与资源、粉末可回收等特点,引起世界各国的广泛重视和兴趣。 与溶剂型树脂不同,粉末涂料用树脂是100%的固体分,不以任何溶剂做介质,可以克服溶剂型树脂基体带来的危害。 本文首先制备了几种不同的热固性粉末涂料膜,通过研究样品的动态力学性能,并计算其交联度,对粉末涂料用于制作复合材料的适用性作出评价;进一步制得树脂与玻璃纤维的复合材料层板,通过截面观测、动力学测试和强度表征,并与传统的不饱和聚酯/玻纤复合材料进行比较。 研究内容如下: 1.以环氧树脂、聚酯-环氧树脂、聚酯树脂、聚氨酯树脂为原料,在180℃用热压法制备只含树脂和固化剂的单纯样品膜。对未反应的粉末涂料树脂和反应交联后的样品膜进行傅立叶转换红外光谱(FTIR)测试,跟踪环氧基、羟基、羧基、异氰酸基在反应前后的浓度变化,结果显示体系发生了交联反应;并用差示扫描量仪(DSC)对样品进行表征,测量反应前后的玻璃化转变温度和交联反应的反应焓,推断出交联反应进行的程度;利用动态机械热分析(DMTA)测得样品的储能模量(G’),继而由公式ve = =可得样品膜的交联密度,证明了粉末涂料树脂具有与液体树脂相当的交联密度。研究结果显示,在所使用的几种热固性粉末涂料用树脂中,环氧树脂和聚氨酯树脂的交联能力较强。 2.以环氧树脂和聚氨酯树脂为原料,在两种基体中分别加入一层或两层玻璃纤维短切毡(CSM),用热压法制得测试用复合材料。用于比较测试的不饱和聚酯的复合材料由手糊成型的方法制得,并使用相同的玻璃纤维短切毡做增强材料。 3.动态机械热分析(DMTA)测试了一层玻璃纤维短切毡复合材料的热学性能,结果表明玻璃纤维的加入大大增强了复合层板的强度。拉伸试验测试了两层玻璃纤维短切毡复合材料的力学性能。结果表明,由环氧树脂与聚氨酯树脂制得的复合材料与由不饱和聚酯制得的复合材料在力学性能方面存在着一定的差异。应用扫描电镜(SEM)观察了样品拉伸断裂切面的形态,聚氨酯树脂和环氧树脂与玻璃纤维有较好的浸润性。应用环境扫描电镜(ESEM)观察了样品打磨切面的形态,纤维与树脂的结合存在缺陷。


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