pet短纖維／硅灰石晶須／硅樹脂混雜材料的拉伸性能特征

1、復 合 材 料 學 報 ACTA M ATERI AE COM P OS 1 TAES 1 N1 C A 第 19 卷 第 1期 V o 1 ． 1 9No ． 12月2 0 O 2年 Fe b r u a r y2 0 0 2文章 編號 ：1 0 0 03 8 5 1 ( 2 0 0 2 ) 0 10 0 0 50 7P E T短 纖 維 ／ 硅 灰 石 晶須 ／ 硅 樹 脂 混 雜 材 料 的拉 伸 性 能表 征 付善菊 ， 韓

2、 哲文 ，吳平平華 東 理 工 大 學 高 分子 材 料 與 工 程 系 ，上海 2 0 0 2 3 7 1摘 要 ： 研究 了 P E T短纖維 和硅藏石 晶須混雜增強 硅樹脂 復臺材料 的拉伸 眭能 ．結(jié)果表明 ， 相 對少量硅灰石 晶須加 入到 P E T／ 硅樹脂體 系中會 降低 P E T纖維 的增強效果 ， 材料 的拉仲 強度降低 ， 但 當硅藏 石晶須 的加入量很多 時 ， 材料 的拉伸強度反而會 明顯提高 筆者對硅 灰石

3、晶須 的加 ^量對 P E T 短纖維增強 系數(shù)的影 響進 行 了定量分 析 關(guān)鍵 詞 ： P E T短纖維 硅藏石 晶須 ： 硅樹脂 ； 拉伸 眭能 中圖 分 類 號 ： 06 3 4文 獻 標 識 碼 ACH ARACTERI ZATI oN oFTENS I LE PRoPERTI ESoFHYBRI D S HoRTPETF I B E R／ WO L L A S T O NI T E／ S I L I C ON ER

4、E S I NC O MP O S I T E SF US h a ni u ．HANZ h ewe n ， W UP i n g — p i n g( De p a r t me n to fPo l y m e rS c i e n c ea n dEn g i n e e r i n g，E aCh i n aUn i v e r s i t yo fS c i e n c ea n dTe c h n o l o g y，S h

5、 a n g h a i2 0 0 2 3 7 ， Ch i n a )Ab s t r a c t ： Th et e n s i ~ p r o p e r t i e so fs h o r tP ET f i b e r ／ wo l l a s t o n i t e ／ s i l i c o n er e s i nh y b r i dc o mp o s i t e sh a v eb e e ns t u d i

6、e d ． I twa so b s e r v e dt h a tt h ea d d i t i o no fwo U a s t o n i t ewh i s k e rwi t hr e l a t i v e l yl o w v o Lu mef r a c t i o nt OP E Tf i b e r ／ s i l i c o n er e s i ns y s t e mw o u l dl e a dt o

7、ar e d u c t i o ni nt h et e n s i l es t r e s so ft h eh y b r i dc o mp o s i t e s ．Bu twh e nav e r yh i g ha mo u n to fwo l l a s t o n i t ewa sa d d e d，{ 。 re x a mp l e ．3 8v o lu mef r a c t i o n，t e n s i

8、l es t r e n g t ho ft h eh y b r i dc o mp o s i t ei n c r e a s e ds h a r p l y， wh i c hwa se v e nh i g h e rt h a nt h a to fP ETf i b e r ／ s i l i c o n er e s i nc o mp o sh e swi t ht h es a mef i b e rl o a d

9、 i n g ． Th et e n s i l emo d u l u swa sf o u n dt oi n c r e a s ea st h ev o l u mef r a c t i o no fP E T f i b e ri nt h eh y b r i dc o m p o s i t e si n c r e a s e s ，wh i l et h ewo l l a s t o n i t el o a d

10、 i n gh a dl i t t l ee f f e c to nt h et e n s i l emo d u l u so ft h eh y b r i dc o mp o s i t e s ．Th ec h a n g eo fP ET f i b e re f f i c i e n c yf a c t o rwi t ht h ea d d i t i o no fwo l t a s t o n i t et

11、 OP ET／ s i l i c o n es y s t e m wa sp r e s e n t e dq u a n t i t a t i v e l y ．Ke ywo r d s ：s h o r tP ETf i b e r ；wo l l as t o n i t ewh i s k e r； s i l i c o n er e s i n；t e n s i l ep r o p e r t i e s短纖 維

12、 與無機 粒子在 聚合 物增 強 中都具有 重要 作用 用 短 纖維增 強聚 合物 可 大幅度提 高 聚合 物 的 強度 、 模 量 ； 使 用大 量廉價 的無機 粒子增 強 聚合物 一 方 面 可 改進 聚合 物 的某些 性 能 ， 如 剛性 、 硬 度等 ·另一 方面 可太 大降低 材料 成 本 。短纖 維 與無機 粒 子 共 同增 強聚 合 物所 得 復合 材 料 稱 為混 雜 材料 ， 但 其 性 質(zhì)不 是 短 纖 維

13、 與無 機 粒 子 增 強 作 用 的 簡單 加 和 ， 而 是 常常 會 出現(xiàn) 不 同 于單 一纖 維或 單一 無 機 粒 子增強 聚合 物 的性 質(zhì) ， 也 即混雜 效應 。 混雜材 料 中短 纖 維與 無 機 粒 子 的混 雜 比 、 聚合 物 基 體 的 含量 B及 短纖維 與基 體 間的界 面強 度 ‘ 。 都有 可能 影 響混 雜 材料 的拉 伸 強度 。 然而 ， 不 同 的研 究者觀 察 到的混 雜 效應并 不一 致

14、， 這可能 是 由于所 研究 的體 系不同 ，混 雜材料 中短纖 維與無 機粒 子或 聚合物 基體 的用 量 范圍 ， 及 界 面相 互作用強 度不 同所致 。迄今 為止 ， 人 們對短 纖維 與無 機粒 子混雜 增 強聚合 物 的混雜現(xiàn) 象 及其機 理 尚缺 乏全 面的認 識 。目的是 在 更 寬 的聚合 物 基體 含 量 范 圍 ( 5 0％ 收 稿 日期 ：2 0 0 00 32 7 ； 收 修 改稿 日期 ： 2 0 0 00

15、5 - 2 2作者彳 r 紹付善菊( 19 7 4 ) ． 女 ， l g~． 師從韓哲文教授， 主要從 事有機硅及其復臺材料研究 維普資訊 http://www.cqvip.com 付 善萄． 等： P E T短 纖維， 硅藏 石晶頒， 硅樹脂混雜材料的拉抻 能 表征． 72 ． 2 應 力 一 應 變 曲 線 由圖 1可 知 ， 單 一 硅 樹脂 ( 曲線 n ) 及 少量 硅 灰 石 增 強 硅 樹脂 復 合 材料 ( 曲線 6

16、， c ． d) 表現(xiàn) 為 彈性 體的行 為 ， 在較 小應 力下 產(chǎn)生很 大 的應變 少趨 硅 l 蕨石 增 強 硅樹 脂 ( 曲 線 ， r )的 斷裂 應 變 甚 至大 于單 ～ 硅 樹脂 的斷裂 應變 。3 2硅 灰石 增 強硅 樹脂 ( 曲線 d) 仍保 留相 當多 的硅 樹 脂 彈 性 體 行 為 ． 略 增 加 了拉伸 強 度 ， 但減 少 了斷 裂伸 長率 。然而 ， 少量 P E T纖維 即可大 大 限制 基 體 的

17、變 形 ， 增 強 硅樹 脂 的斷裂 伸 長 率顯 著 降低 ( 曲線 g )， 而 拉伸 強 度 大 幅 度提 高 ， 硅 樹脂 的 彈性 體 行為 大大 減弱 。 當 P E T增 強纖 維 含 量 達 4 0時 ( 曲 線 h )其 斷 裂 仲 長 率 為 15， 而拉 伸強度 高 迭 18 ． 3MP a 。 混雜 材料 的應 力 ～ 應 變 曲線 ( 曲線 ， J ) 則 隨材 料 中 P E T 纖 維 和 硅 灰石晶須的含

18、量及混雜 比的不同而出現(xiàn)較大差異 2 ． 3 拉 伸 強度 短 纖維增 強 復合材 料 的拉 伸強 度 () 常常用 下 列公式 預測 ：0O圖 1硅 樹脂 及 其 復 臺材 料 的典 理應 力 應 變 曲拽 Fi g1Ty p i c a lt e n s i l es t ? s z r a i nc ur vss i lo n er e s i na n di t sc o mp o s i t e s其 中 、一分別 為材