水溶性芯模材料的制备与性能研究

发布时间：2020-05-23 22:03

【摘要】： 复合材料纤维缠绕成型工艺是将浸渍过树脂胶液的连续纤维(或布带、预浸纱)按照一定的规律缠绕到芯模上，然后经过固化、脱模获得制品的工艺过程。复合材料纤维缠绕成型工艺中有很多的产品不容易脱模，有些甚至无法脱模。本实验研究重点是用于缠绕成型的水溶性芯模材料，在缠绕成型后，，在模具内注入一定温度的水，将模具溶解倒出，要求不影响缠绕的成品，强度达到1.5-2MPa，具有一定的表面光洁度，在缠绕过程及固化过程中要求芯模材料要保持尺寸的稳定。本文首先综述了目前国内外水溶性高分子胶粘剂的各种改性利用方法及其在可溶芯上的应用现状，总结目前所存在的缺陷，然后提出了用改性淀粉及填料复合共混制备新型水溶性芯模高分子复合材料的新思路，在保持其力学性能基础之上提高芯模材料的水溶性。目前，国内外对芯模材料的合成与利用上主要集中在石膏、水玻璃(盐芯)、陶瓷等无机粘结剂，聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸酯类等有机粘结剂的利用等方法。这些方法都在不同程度上存在着一定的缺陷。淀粉衍生物由于自身的结构特点，在共混成型过程中，可以实现保持其力学性能并提高芯模材料的水溶性。与此同时，淀粉衍生物的相容性好，在通过空心玻璃微珠进行增强后，能形成良好的界面结合。因此，采用空心玻璃微珠增强淀粉衍生物共混是一种新颖的值得探讨的方法。本文以改性淀粉为基体，以空心玻璃微珠为填料，制备了水溶性芯模材料，并进行详细的实验研究。对水溶芯材料的结构与性能进行了剖析，探讨了其结构与性能间的相互关系，评价了水溶芯材料的力学性能与水溶性能。并采用经过优化了的水溶芯材料型芯工艺制造了玻璃纤维缠绕成型用芯模。结果显示，所制芯模材料有具有优良的力学性能及水溶性，能够缩短玻璃纤维缠绕生产成型周期并节约成本。该水溶芯材料体系的结构是分散的固体颗粒相(空心玻璃微珠)与连续相(黄糊精、磷酸酯淀粉)结合良好的混合体。在常温下，这种混合体可通过常规的模压工艺成型为水溶芯材料。分散相粒子均匀分布在连续相内，这种结构赋予了其良好的水溶性能和力学性能。对水溶芯材料配方进行了优化，目的是找到各方面性能均较为优越的水溶性型芯的配方及其制作方法。考虑了空心玻璃微珠、尿素、改性淀粉的含量对水溶芯材料综合性能的影响。实验结果表明：加入一定量的尿素能够改善水溶芯材料的水溶性能，降低水溶芯材料的材料成本，获得综合性能较优的水溶芯材料。当空心玻璃微珠用量控制在10wt％时，水溶芯材料的综合性能更优；黄糊精、磷酸酯淀粉作为水溶芯材料体系的基体材料，其含量不能少于50wt％，否则水溶芯材料的成型将会变的非常困难。最佳配方为6wt％尿素，10wt％空心玻璃微珠及90wt％改性淀粉。
【图文】：

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3.1.3磷酸醋淀粉基水溶性芯模材料的微观结构通过对水溶性芯模材料断口的表面形貌进行SEM测试，可以得知其内部微观结构形貌。测试结果如下图3一5、图3一6所示。图3一5不含微珠的磷酸醋淀粉基水溶性芯模材料SEM照片图3一6含微珠的磷酸酷淀粉基水溶性芯模材料SEM照片从图3一5中可以发现，不含空心玻璃微珠的磷酸醋淀粉，通过络合剂四硼酸钠的交联络合作用，形成三维交联结构，成为了一个整体，看不出原来的层状

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【引证文献】