Page 49 - 《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                               ·903·


            时，GF/PDCPD 复合材料的力学性能总体呈现先上                         56%，说明其韧性明显提高。这也进一步说明，当
            升再下降的趋势。当树脂质量分数为 30%±2%时，                          树脂与纤维的浸润性提高后，其缺口冲击强度也会
            弯曲强度为（1060.4±4.6） MPa，拉伸强度为（1180.1±                提升，从而增加树脂基复合材料的韧性。为了进一
            4.1） MPa，缺口冲击强度为（145.3±4.8） kJ/m              2    步验证复合材料的韧性，制作成较厚的板材进行测
            的较高水平，其弯曲和拉伸强度与 GF/1564 环氧树                        试，结果见图 9。在测试过程中，GF/1564 环氧树脂
            脂复合材料相当，但缺口冲击强度优于 GF/1564 环氧                       复合材料表现出层间开裂，如图 9a 所示；与之相反，
            树脂复合材料。当树脂质量分数增加至 60%时，弯曲                          GF/PDCPD (SCB-600)复合材料表现出弯曲断裂，如
            强度降至（451.5±2.8） MPa，拉伸强度降至（423.4±                  图 9b 所示，并未发生层间开裂现象。进一步说明，
                                                         2
            3.2） MPa，缺口冲击强度降至（134.7±3.9） kJ/m 。                GF/PDCPD (SCB-600)复合材料的韧性优于 GF/1564
            分析其原因为：当树脂质量分数较低时，造成树脂                             环氧树脂。

            与玻璃纤维无法完全浸润，纤维与树脂的界面存在
            裂纹，出现干丝、漏纱等现象，如图 8 所示，PDCPD
            树脂无法充分地分散在玻璃纤维丝束间并与其结
            合，在受力过程中，导致材料内部难以实现弯曲应
            力、拉伸应力和冲击应力的传递，从而造成复合材


            料性能不高。当树脂质量分数过高时，在受力过程                                  a—GF/1564 环氧树脂；b—GF/ PDCPD (SCB-600)

            中基体树脂发挥主要作用，不利于玻璃纤维发挥其                                     图 9   不同树脂复合材料的韧性测试
            增强作用，因此机械性能也会下降。这一点也可以                                Fig. 9    Toughness test of different resin composites

            通过样品表观形貌观察得到。
                                                               3   结论

                                                                  （1）对不同型号的 DCPD 树脂与玻璃纤维的浸
                                                               润性进行了研究，制备了性能优异的 GF/PDCPD 复
                                                               合材料。通过动态接触角、90°拉伸强度和层间剪切
                                                               强度实验，发现 SCB-600 树脂与玻璃纤维之间具有
                                                               较好的黏附力，其动态接触角为 60.35°±0.3°，层间
                                                               剪切强度为（61.3±3.2） MPa；通过与 1564 环氧树

                                                               脂作对比，发现 SCB-600 树脂与玻璃纤维的浸润性
                                                               与 1564 环氧树脂相当，GF/PDCPD (SCB-600)复合
                    图 8  GF/PDCPD 复合材料的表观形貌
            Fig. 8    Apparent morphology of GF/PDCPD composites   材料的 90°拉伸强度为（42.3±1.2） MPa，比 1564 环
                                                               氧树脂〔（38.1±1.2） MPa〕高 11%。
                 当树脂质量分数为 30%±2%，PDCPD 树脂能够                       （2）基于浸润性数据，进一步研究了复合材料
            与玻璃纤维丝束形成较为均匀的分散及浸润，GF/                            的力学性能，当树脂质量分数为 30% ± 2%时，复合
            PDCPD 复合材料的综合性能较优，且制备的板材表                          材料表面光滑平整、无裂纹，复合材料拉伸强度达到
            面平整、无缺陷。因此，优选树脂质量分数为 30%±2%。                       （1180.1±4.1） MPa，弯曲强度达到（1060.4±4.6） MPa，
            2.7   不同树脂对复合材料韧性的影响                               其力学性能与 1564 环氧树脂复合材料相当。通过缺
                 为了进一步对复合材料韧性进行评价，通过测                          口 冲击强度 对复合材 料的韧性 做了评价 ，
            试其缺口冲击强度评价树脂基纤维复合材料的韧                              GF/PDCPD(SCB-600) 复 合材料缺口冲击强度为
            性，结果如表 3 所示。                                       （145.3±4.8）kJ/m ，比 GF/1564 环氧树脂提高了
                                                                               2
                                                               56%。
              表 3   不同树脂基玻璃纤维复合材料的缺口冲击强度                           基于上述研究，发现 SCB-600 树脂与玻璃纤维
            Table 3    Notched impact  strength  of different resin-based
                    glass fiber composites                     具有较好的浸润性，可以制备出综合性能优异的
                                                      2
                       样品               缺口冲击强度/(kJ/m )         GF/PDCPD 复合材料，且制备工艺简单，成型温度
                                                               低，抗冲击强度明显高于 1564 环氧树脂，可以有效
                GF/PDCPD (SCB-600)         145.3±4.8
                  GF/1564 环氧树脂              93.2±3.3           地解决环氧树脂由于韧性差而导致的层间开裂等问
                                                               题。由于 PDCPD 树脂基复合材料韧性和抗冲击性
                 由表 3 可知，GF/PDCPD (SCB-600)复合材料的               能与聚醚醚酮（PEEK）或增韧热固性复合材料非常
            缺口冲击强度比 GF/1564 环氧树脂复合材料提高了                        相似，因此，PDCPD 基玻璃纤维复合材料可望在汽
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