CBT树脂及其复合材料的工艺与性能研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:XM201314
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环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)在160℃以上就可以熔融,能像水一样流动,具有0.1Pa s的低粘度,在催化剂的作用下可在极短的时间内(<几十分钟)开环聚合成线性高分子量的热塑性树脂聚对苯二甲酸丁二醇酯(pCBT),能够克服大多数热塑性树脂熔融粘度高的问题,使热固性树脂基复合材料成型设备直接用于热塑性树脂基复合材料制备成为可能。本论文采用模压工艺,以CBT为树脂基体制备高性能玄武岩纤维增强复合材料。主要研究了聚合温度和催化剂用量对CBT聚合历程的影响,以及芳香族酯基封端超支化聚酯增韧pCBT和复合材料的优化制备。乌氏粘度计用于测量pCBT黏均分子量,万能电子试验机用于力学性能分析,HAKKE流变仪和旋转流变仪用于表征聚合体系的流变性能,SEM用于分析断裂截面形貌。由流变性能和拉伸强度分析,确定F4105催化剂的最优用量为0.3wt%,最优聚合温度是220℃,此时pCBT黏均分子量、粘度和拉伸强度分别为2×104,5000Pa s和42.1MPa。采用国内可替代慢引发催化剂二月桂酸二丁基锡,其最优用量为0.9wt%,pCBT黏均分子量和粘度分别为1.75×104和1300Pa s。与商用PBT树脂相比,两类催化剂催化聚合的pCBT均有较大脆性,韧性明显不足。因此本研究选用超支化聚酯对pCBT树脂进行增韧改性,添加3wt%和4wt%超支化聚酯时,PBT的拉伸和冲击性能分别提高53.6%和46.3%,试样破坏由典型的脆断向有一定塑性变形断裂转变。玄武岩增强CBT复合材料的制备选用界面聚合方法,通过溶剂法将催化剂负载在玄武岩纤维表面,在一定压力和温度作用下熔融CBT树脂浸渍纤维开环聚合制得玄武岩增强PBT复合材料,与传统制备方法制备的复合材料力学性能相当。复合材料制备所用催化剂量高于CBT直接聚合,F4105催化剂用量为0.5wt%时,复合材料的力学性能最好,层剪、弯曲强度和最大冲击力分别是34.7MPa、541.1MPa和4100N。二月桂酸二丁基锡催化剂用量为1.3wt%时复合材料性能最好,层剪、弯曲和最大冲击力分别是31.6MPa、430.25MPa和4800N。此外,通过添加超支化聚酯对复合材料性能影响进行研究,结果表明树脂和纤维界面结合较差,复合材料的力学性能几乎没有提高。尽管pCBT韧性有较大的提高,但是对复合材料力学性能贡献还是较小。
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