Page 45 - 《精细化工》2022年第5期
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第 5 期                      胡贵宝，等:  浸润性对 GF/PDCPD 复合材料性能的影响                               ·899·


                 Key words: dicyclopentadiene; contact angle; fiber composite material; mechanical properties; wettability;
                 functional materials


                 随着汽车行业的高速发展，能源消耗和尾气排                          树脂真正的效用。其性能无法达到其在航空航天、
            放成为亟需解决的重要问题。而以轻量化为主导的                             汽车等领域的应用要求（拉伸强度＞800 MPa，弯曲
            先进汽车材料技术已成为实现这一目标的主要措施                             强度＞600 MPa，层间剪切强度＞40 MPa）              [29-31] 。
            之一  [1-4] 。以玻璃纤维（GF）为代表的高性能纤维复                         提高树脂与纤维的浸润性，是提高纤维复合材
            合材料，由于具有价格低、质量轻、耐腐蚀性强、                             料力学性能的主要途径之一。本文以动态威廉法对
            耐热性能佳、机械强度高等特点，已成为汽车轻量                             不同树脂体系与玻璃纤维的浸润性进行了测试，探
            化的首选材料       [5-10] 。                              讨了浸润性对 GF/PDCPD 复合材料拉伸、弯曲、层
                 目前，与玻璃纤维复合的基体树脂以不饱和树                          间结合性能的影响。以此为基础，优化并制备出机
            脂和环氧树脂为主。其中，不饱和树脂基复合材料                             械性能良好的高韧性 GF/PDCPD 复合材料。
            大多采用手糊工艺成型，存在制备工艺较复杂、环
            境污染严重等问题；环氧树脂基复合材料成型温度                             1    实验部分
            较高，制备的复合材料机械性能较差，尤其是韧性
                                                               1.1   试剂与仪器
            较差，导致制备的复合材料质脆、易发生断裂，对
            冲击损伤很敏感，在没有预先警告的情况下会发生                                 双环戊二烯（DCPD）树脂（S-D、3S-D 和 SCB-
            爆炸性失效，尤其在湿热条件下，由于基础树脂力                             600）、固化剂 K80，工业级，上海化工研究院有限
            学性能下降，易发生层间开裂甚至分层等现象                     [11-14] 。  公司；1564 环氧树脂，工业级，上海奥屯华工科技
            上述缺陷在很大程度上限制了玻璃纤维复合材料在                             有限责任公司；环氧树脂固化剂 3487，工业级，亨
            一些高技术领域的应用。                                        斯迈化工贸易（上海）有限公司；单向玻璃纤维布
                 聚双环戊二烯（PDCPD）是一种高性能热固性                        EJ45，工业级，广东博皓复合材料有限公司。
            树脂，兼具刚性和韧性（基础树脂悬臂梁缺口冲击                                 CMT6104 型微机控制电子万能试验机，济南明
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            15~30 kJ/m ，明显优于环氧树脂的 5~20 kJ/m ）          [15] ，  湖试验仪器有限公司；CZ-8000A 型伺服控制拉力试
            且具有质轻、耐化学腐蚀、耐低温、吸水率低等优                             验机，江西众志检测仪器有限公司；XJUD-22 悬臂
            点，且该树脂在新一代钌卡宾催化剂体系下，操作                             梁冲击强度试验机，上海皆准仪器设备有限公司；
            条件简单、易与纤维复合、固化温度低、成型速度                             SFA-9701 型疲劳试验机，济南中创工业测试系统有
            快 [16-18] ，非常适合制备高性能纤维复合材料。利用                      限公司；WDW-50 型纤维增强塑料层间剪切强度试
            此树脂，制备纤维复合材料时，可以实现大型制件                             验机，济南一诺世纪试验仪器有限公司；DCAT21
            的快速成型，有望实现纤维复合材料的低成本、高                             型动态接触角测试仪，德国 Dataphysics 公司；S3400
            效制备    [19-24] 。近年来，已有学者针对 PDCPD 与玻                型热场发射扫描电子显微镜，日本日立公司。
            璃纤维复合开展了相关研究。KWON 等                [25] 以 PDCPD    1.2   玻璃纤维增强 PDCPD 基复合材料
            为基体树脂，进行短切玻璃纤维复合研究，在其最佳                                （GF/PDCPD）的制备
            短切玻璃纤维长度及含量的条件下，玻璃纤维复合材                                固化剂是由 Grubbs 二代催化剂复配而成，其中
            料的弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别为 127 MPa、                       Grubbs 二代催化剂参照文献         [32] 方法合成，其结构式
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            75 MPa、120 kJ/m 。但由于短纤维的长度、趋向一                     如下所示。

            致性等问题，导致了短纤维复合材料的性能与连续
                                                  [8]
            纤维相比还存在较大差距。VALLONS 等 以韧性
            PDCPD（F2.06）为研究对象，制备 PDCPD 基玻璃
            纤维复合材料，发现 F2.06 树脂可以很大程度上增
            加复合材料的韧性，能更好地抵抗基体裂纹和纤维
            复合材料分层的形成与增长             [26-28] 。但由于玻璃纤维
            表面活性基团与 PDCPD 树脂存在较大差异，其界
            面结合性未能达到理想状态，树脂与纤维的浸润性

            差，制备得到的玻璃纤维复合材料机械性能较低，                                 DCPD 在固化剂作用下开环易位聚合，发生复
            尤其是复合材料的韧性，均未能完全发挥出 PDCPD                          分解反应。在反应过程中，DCPD 环烯烃结构上的
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