本文關鍵詞： 淀粉化學改性 浸潤劑 環(huán)氧樹脂 玻纖 復合材料　出處：《西南科技大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：玻纖作為一種性能優(yōu)異的環(huán)境友好型無機非金屬材料,被廣泛地應用到各個領域,是航空航天、國防、民用等行業(yè)不可或缺的增強材料。而浸潤劑是玻纖行業(yè)的核心,起到了潤滑和保護玻纖紗線、賦予玻纖集束性與合股性等作用,既滿足了玻纖的后序加工作業(yè),又能增強玻纖與環(huán)氧樹脂基體之間的界面粘接性。本實驗主要選取玉米淀粉作為實驗原料,通過環(huán)氧樹脂對淀粉進行化學改性,結合紅外、黏度、表面張力、接觸角、斷裂強度、形貌分析等測試手段,探究了環(huán)氧化改性后淀粉浸潤劑的性能,及其對玻纖性能的影響。并進一步研究了其對玻纖復材界面性能的影響,通過復合材料斷面掃描、力學性能及熱學性能等表征,對比了幾種不同玻纖制得的復合材料性能的區(qū)別。本文通過單因素變量和正交分析法確定了體系的最佳反應工藝,解決了紡織型浸潤劑用于增強時需要進行燒退處理等復雜工藝的難題。各項性能測試結果表明,淀粉浸潤劑的穩(wěn)定性、涂覆效果、斷裂強度等都有了很大的提高。(1)環(huán)氧樹脂E-44改性玉米淀粉體系:玉米淀粉淀粉含量20 g,環(huán)氧樹脂E-44含量為10wt.%,NaOH含量為2 g,反應溫度為95 oC,反應時間為8 h時,浸潤劑的各項測試性能結果最佳,此時浸潤劑的黏度、表面張力和接觸角分別為18.0 m Pa·S、51.90 mN·m~(-1)和38.93°,浸潤后的玻纖紗線力學性能有很大提升,斷裂強度值達0.42 N·tex~(-1)。(2)環(huán)氧樹脂E-51改性玉米淀粉體系:綜合文獻中環(huán)氧樹脂改性玉米淀粉的制備,通過單因素變量和正交實驗分析得到改性玉米淀粉的最宜條件,取玉米淀粉淀粉20 g,環(huán)氧樹脂E-51 10wt.%,NaOH 2 g,在95 oC下反應8 h,制備出最優(yōu)樣品。環(huán)氧化改性后的浸潤劑能更有效地鋪展在玻纖表面,此時浸潤劑的黏度、表面張力和接觸角分別為7.50 m Pa·S、40.05 mN·m~(-1)和32.63°,浸潤后的玻纖紗線力學性能有很大提升,斷裂強度值達0.45 N·tex~(-1)。(3)環(huán)氧基玻纖復合材料體系:綜合文獻中環(huán)氧基玻纖復材界面性能的提升方法,用環(huán)氧樹脂改性淀粉體系的最佳樣品制得復合材料。測試結果表明,經(jīng)環(huán)氧化改性淀粉浸潤劑涂覆后的玻纖,與環(huán)氧基之間的界面粘接性有了提升,制得的環(huán)氧基玻纖復材力學性能與熱學性能也有提高。環(huán)氧樹脂體系E-44,相較純樹脂,環(huán)氧化改性淀粉浸潤劑涂覆型玻纖制備出的環(huán)氧基玻纖復材,拉伸強度提升了60%,彎曲強度提升了22%,沖擊強度提升了72%,玻璃化轉變溫度提升了4.23oC。E-51環(huán)氧樹脂體系,相比純E-51環(huán)氧樹脂,環(huán)氧化改性淀粉浸潤劑涂覆后的玻纖制備出的環(huán)氧基玻纖復材,拉伸強度提升了61%,彎曲強度提升了33%,沖擊強度提升了73%,玻璃化轉變溫度提升了7.31oC。兩個體系的環(huán)氧基玻纖復材的測試結果均表明,改性之后,玻纖復材界面的粘接性有了提升,力學性能與熱學性能也有很大的提高。且各項性能測試結果E-51體系均優(yōu)于E-44體系,表明環(huán)氧樹脂E-51更適宜應用到淀粉環(huán)氧化改性及環(huán)氧基玻纖復合材料領域。本研究為增強型浸潤劑及玻纖復材的深入研究提供了一定的參考。
[Abstract]:Glass fiber as a kind of excellent environment-friendly inorganic non-metallic materials, has been widely applied to various fields, aerospace, defense, reinforced civilian industry indispensable. And the wetting agent is the core of the glass industry, the lubrication and protection of glass fiber yarn, glass fiber bundle and given the role of partnership that not only meet the follow-up processing of glass fiber, and can enhance the interfacial adhesion between glass fiber and epoxy resin matrix. This paper selected corn starch as raw materials, through chemical modification of starch epoxy resin combined with infrared, viscosity, surface tension, contact angle, fracture strength, morphology analysis and other test methods the inquiry, theepoxidation starch sizing properties of glass fiber, and its influence on the performance. And further research the influence of glass fiber composite interfacial properties of the composite materials by scanning, The mechanical properties and thermal property characterization, compares the performance of the composite material prepared by different kinds of glass fiber. The best reaction system was determined by single factor and orthogonal analysis method, to solve the problem for textile sizing enhancement requires fever processing and complex process. The test results show that the performance of starch sizing agent, stability, coating effect, fracture strength has been greatly improved. (1) E-44 epoxy resin modified corn starch system: starch corn starch content of 20 g, E-44 content of epoxy resin is 10wt.%, the content of NaOH is 2 g, the reaction temperature is 95 oC, the reaction time was 8 h the results of the test, wetting agent at the best performance, sizing viscosity, surface tension and contact angle were 18 m and 51.90 Pa S, mN m~ (-1) and 38.93 degrees, glass fiber yarn mechanical infiltration after the fault is greatly improved. Tensile strength value of 0.42 N - tex~ (-1). (2) E-51 epoxy resin modified corn starch system: corn starch modified with epoxy resin in the preparation of comprehensive literature, through single factor and orthogonal experiment analysis to obtain the optimal conditions of modified corn starch, corn starch 20 g, epoxy resin E-51 10wt.%, NaOH 2 g, the reaction at 95 oC 8 h, prepared by the optimal sample. The epoxidation of modified sizing agent can effectively spread on glass fiber surface, the wetting agent viscosity, surface tension and contact angle were 7.50 m and 40.05 Pa S, mN m~ (-1) and 32.63 degrees, the mechanical properties of glass fiber yarn infiltration is greatly improved. The fracture strength value of 0.45 N - tex~ (-1). (3) system of epoxy glass fiber composite material: methods to enhance the interfacial properties of the epoxy group of fiberglass complex comprehensive literature, the best sample prepared composite modified starch with epoxy resin system the test results. Show that with glass fiber epoxidation of modified starch sizing agent after coating, and the interfacial adhesion between the epoxy groups have been improved, the performance of mechanical and thermal properties of epoxy glass fiber material prepared by composite is improved. Compared with pure epoxy resin E-44, epoxy resin, glass fiber ring oxidation modified starch prepared by infiltration agent coating system glass fiber composites, the tensile strength increased by 60%, the flexural strength increased by 22%, the impact strength increased by 72%, the glass transition temperature increased by 4.23oC.E-51 compared with pure epoxy resin, epoxy resin E-51, epoxy glass fiber prepared by epoxidation of modified starch sizing agent coated glass fiber made of composite material the tensile strength, bending strength increased by 61%, increased by 33%, the impact strength increased by 73%, the test results of glass transition temperature of the epoxy glass fiber two lifting system of 7.31oC. composites showed that after modification, glass fiber composite adhesive interface Earth has improved, the mechanical properties and thermal properties have greatly improved. And the performance test results of E-51 system are better than the E-44 system show that E-51 is more suitable for the application of epoxy resin to starch epoxidation modification and epoxy glass composite materials. Provide some references for further study of this research for enhanced composite material wetting agent and glass fiber.

【學位授予單位】：西南科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TQ171.777.77

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本文編號：1515019