文摘
这项工作的目的是探讨热和乙烯基酯/玻璃复合材料的力学性能与不同比例的炭黑增援部队通过实验方法。玻璃化转变温度的分析,热重分析(TGA)、降解温度、硬度、抗弯强度、执行等使用差示扫描量热计,x射线衍射,拉伸机、弯曲机,分别。扫描电子显微镜用于表面裂缝的研究。最初的降解温度降低炭黑的百分比,然后增加。玻璃化转变温度随炭黑的百分比在500°C以上温度,复合的重量百分比下降。结果还显示,4%的碳与乙烯基酯抗拉强度提高了30%,硬度35%,45%的挠曲强度,弯曲模量66%,interlaminate剪切强度44%相比与其他比例的炭黑。
1。介绍
最近的研究报道炭黑分散聚合物纳米复合材料的性能提高了去死皮炭黑在高分子树脂。一些研究人员(1- - - - - -4)研究处理技术的影响聚合物的分散树脂和报道,高剪切力混合使更好的表皮脱落,基底间距更高,更大的表面积,增加炭黑在高分子树脂血小板的相互作用。炭黑分散在环氧树脂等热固性树脂和乙烯基酯树脂5,6)也显示更好的去死皮,改善力学性能的高剪切混合炭黑和低体积分数。
显微硬度表明聚合物纳米复合材料的表面硬度,增强nanofiller除了由于软聚合物基质的困难阶段。何鸿燊et al。7)报道,在显微硬度提高17.34%的8 wt. % garamite炭黑的环氧树脂。林和刘8]研究了0到4 wt. %的二氧化硅/环氧树脂使用机械搅拌器和超声发生器和报道,显微硬度提高了16.96%的4 wt. %二氧化硅环氧树脂。审查开放文学研究显微硬度的炭黑/聚合物显示炭黑/聚合物的显微硬度取决于炭黑的量添加到聚合物中。
《et al。9)报道,添加5 wt. % UTS生产可以增加50%,屈服强度增加7.24 N /毫米2和泊松比提高50%。%陶瓷高于聚酯/玻璃。添加10%的体重。同样的样本,%炭黑的伸长增加了3.9%。Haque et al。10)报道,每增加1 wt. %,层间剪切强度,抗弯强度、断裂韧性增加了8%,17%,和23%,分别。Kornmann et al。11)报道,添加炭黑/环氧树脂玻璃之后,抗弯强度增加了27%,杨氏模量增加了6%。弯曲模量的增加是由于层状硅酸盐的存在,这就增加了纤维的抗弯强度,提高矩阵和纤维之间的界面特性。有许多研究力学性能(12),但很少有或没有研究nanohydride复合材料的热力学性质。这个项目的目的是研究炭黑的影响在乙烯基酯混合复合材料热物性参数和力学性能Nikhil et al。13]讨论了分层发生由于不当绑定,非均匀分布的树脂,外国粒子,吸收水分,在紧迫的层压板的非均匀压实,固化的树脂层。
2。实验研究
聚合物纳米复合材料标本准备使用碳黑人作为强化显著影响分散效率和机械屏障性能的纳米复合材料。炭黑分散在乙烯基酯使用声波降解法其次是双螺杆挤压、和炭黑/乙烯基酯标本准备。炭黑/乙烯基酯(VE) /玻璃(GF)纳米复合材料分层准备使用碳black-dispersed乙烯基酯和360 gsm编织玻璃纤维垫湿手上篮技术和制造技术。标本是由造型CB和乙烯基酯的混合物在一个太阳云母模具100×100×1毫米3。x射线衍射(XRD)和差示扫描量热法(DSC)是用来描述阶段出现在标本和玻璃化转变温度(Tg) CB /乙烯基酯的标本。维氏显微硬度是用来测量CB /乙烯基酯纳米复合材料的显微硬度。万能试验机(UTM)用于确定极限抗拉强度(ut)、杨氏模量、弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度(测试)。扫描电子显微镜(SEM)是用来描述表面地貌CB /乙烯基酯标本以及拉伸断裂表面的CB /乙烯基酯/玻璃复合材料。标本以XRD, DSC, SEM, TEM根据ASTM程序。
3所示。实验结果
3.1。x射线偏转炭黑/乙烯基酯
图1显示了乙烯基酯的XRD、炭黑和2到5 wt. %炭黑/乙烯基酯复合材料,非晶态结构没有任何顶点非结晶聚合物材料的一般描述。XRD碳的黑人特征峰为7.70,2.870和3.320的2θ表明基底间距11.38,31.5,和26.53炭黑。
3.2。差示扫描量热法炭黑/乙烯基酯
图2介绍了影响炭黑的玻璃转化温度(Tg)的乙烯基酯从DSC获得。实现最高增加Tg的5 wt. % CB。增加实现了乙烯基酯的Tg炭黑由于乙烯基酯完全剥离炭黑的XRD和TEM研究。炭黑的数量和类型的炭黑Tg的乙烯基酯的影响。
3.3。热重量分析
图3(一个)显示TGA模式0到5 wt. % CB /乙烯基酯,和降解温度呈现在图3 (b)。重量减少是由于挥发释放功能的分子离子的性质。整洁的乙烯基酯降解温度为349°C,和相同的低2和4 wt. % 3和5 CB和稍高的wt。CB乙烯基酯。乙烯基酯的降解和CB /乙烯基酯发生在单个步骤仅表明树脂阶段挥发性在此期间。
(一)
(b)
CB /乙烯基酯的降解率是相对低于整洁的乙烯基酯。这样的行为可以解释为堆放在乙烯基酯碳层的存在可以作为热障乙烯基酯体系和减速的退化过程。碳作为保温层,以提高整个系统的热稳定性和帮助形成碳后完整的热降解。完全分解的质量损失CB /乙烯基酯4 wt. %小于纯乙烯基酯。通过增加CB乙烯基酯,边际改善热稳定性和粘土收益率可以观察到。
3.4。显微硬度的CB /乙烯基酯
图4显微硬度显示0到5 wt。CB /乙烯基酯复合标本。显微硬度测试的设置使用microindentation硬度试验机。显微硬度增加的CB,改善为20.96%,36.81%,和21.95%的CB。显微硬度提高由于努力的CB在软乙烯基酯矩阵。数量和类型的CB乙烯基酯的显微硬度的影响。
在测试材料,如金属、显微硬度与抗拉强度线性相关。
3.5。极限抗拉强度和杨氏模量的炭黑/乙烯基酯/玻璃复合材料
数据5(一个)和5 (b)显示极限抗拉强度(ut)和各种比例的杨氏模量的碳黑色玻璃钢筋增强乙烯基酯纳米复合材料。UTS和杨氏模量与炭黑的加入增加了。生产改善31.35%,34.64%,20.62%,杨氏模量下降了21.61%,32.12%和16.55%的4 wt. %每个炭黑增强乙烯基酯/玻璃复合材料。UTS和杨氏模量显示最高4 wt. %乙烯基酯/玻璃复合材料。
(一)
(b)
3.6。弯曲强度和弯曲模量炭黑/乙烯基酯玻璃
数据6(一)和6 (b)弯曲强度和弯曲模量的0到5 wt.炭黑增强乙烯基酯/玻璃纤维复合材料。弯曲强度和模量增加的炭黑。挠曲强度增加了36%、45%和8%,在弯曲模量分别为34%,66%和34%的炭黑增强乙烯基酯/玻璃。观察最高的弯曲强度和模量增加4 wt. %碳黑人和乙烯基酯/玻璃复合材料。
(一)
(b)
3.7。层间剪切强度(测试)的炭黑/乙烯基酯玻璃
图7显示了层间剪切强度(测试)的0到5 wt. %炭黑/乙烯基酯玻璃标本。测试与炭黑的加入增加了。增加测试分别为26%,44%,16%的炭黑。观察最高增加4 wt. %添加炭黑乙烯基酯。
目前的研究表明,ut,杨氏模量,弯曲强度、弯曲模量,增加测试的炭黑/乙烯基酯玻璃。改善力学性能最高的观察4 wt. %碳除了乙烯基酯/玻璃。力学性能的改善可以归因于更高的基底间距和炭黑的改性剂,这有助于更好的剥落和强大的玻璃纤维之间的界面结合和乙烯基酯14- - - - - -20.]。
4所示。骨折的研究
图8SEM显示乙烯基酯/玻璃复合材料的拉伸断裂的标本。断裂纤维的显微图切直,表面光滑、干净。干净的纤维表面纤维基质界面意味着失败,表明弱界面结合。
图8(b)显示了拉伸断裂的SEM样品2 wt. %炭黑/乙烯基酯玻璃。直切纤维表现出更好的抗拉强度,而微量的碎片连接指示不当粘结纤维和树脂。数据8(c)和8(d)显示骨折标本3和4%的CB增强乙烯基酯/玻璃复合材料。连续纤维切割和表面与乙烯基酯的碎片,坚持和遵循乙烯基酯大于那些CB-based复合材料的3%。图8(e)显示,5% CB增强乙烯基酯玻璃复合材料。添加炭黑显示大量的乙烯基酯坚持玻璃纤维表面。这是由于强CB和纤维表面之间的界面结合。
5。结论
炭黑对热、力学性能的影响,研究了乙烯基酯和乙烯基酯/玻璃0到5 wt. %炭黑/乙烯基酯。得出了以下的结论基于目前的实验结果:(我)炭黑/乙烯基酯的XRD分析显示表皮脱落聚集的没有任何证据。(2)乙烯基酯玻璃化转变温度提高炭黑的添加。(3)TGA显示速度较慢,单级纳米复合材料的降解。(iv)乙烯基酯的显微硬度增加炭黑的添加。(v)抗拉强度、杨氏模量、弯曲强度、弯曲模量和测试/乙烯基酯玻璃添加炭黑。(vi)添加炭黑改善力学性能的乙烯基酯/玻璃可以解释完全剥离的炭黑乙烯基酯可以通过XRD研究由于分散炭黑使用声波降解法和挤压。
数据可用性
使用的数据来支持本研究的结果包括在本文中。
的利益冲突
作者宣称没有利益冲突有关这篇文章的出版。
确认
作者扩展他们的感谢哈立德国王大学科研院长以来,沙特阿拉伯,经费申请这项工作通过研究小组项目批准号以序列1/238/41。这项研究是由塔伊夫大学的研究人员支持项目数量(TURSP-2020/49),塔伊夫大学,塔伊夫,沙特阿拉伯。作者要感谢塔伊夫大学的财政支持。