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风能是一种洁净能源,近年来发展迅速。风机叶片是风力发电机的的主要部分,而合模胶在风机叶片的成型过程中起着关键作用。目前国内用合模胶主要靠进口,因此研究低成本、高韧性、粘接性好的胶黏剂具有重要的意义。
本文采用聚醚砜(PES)增韧改性环氧树脂,目的在于保持环氧树脂优良性能的前提下,提高其韧性,并保持耐热和耐腐蚀性能。
本文分别采用热熔法和溶剂法制备不同PES含量的环氧树脂胶黏剂,研究了不同固化剂、不同溶剂、不同树脂体系下各项力学性能和热性能随PES含量的变化规律,具体研究结果如下:
热熔法PES增韧环氧树脂的最佳配方:采用DDM固化剂,当PES含量为1%时PES增韧环氧树脂体系的拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性分别比纯环氧树脂体系提高了125%、53.3%、40.6%,且PES含量4%时,玻璃化转变温度提高了13.7℃;甲基四氢苯酐固化的PES改性环氧树脂体系,当PES含量为2%时,其拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性分别提高了174.2%、132.9%、230%。
溶剂法来制备PES改性环氧树脂胶黏剂,当以NMF作溶剂时,随着PES用量的增加,改性环氧树脂固化物的力学性能有了明显改变,塑性增加,刚度下降,同时玻璃化转变温度降低,材料的耐酸性变差。当PES的含量为2%时,固化物各项力学性能达到最佳,其中拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性分别提高了188%、52.6%、145.5%。SEM显示,加入PES后,材料由脆性断裂转为韧性断裂。
复合树脂体系,即采用三官能团环氧树脂AFG-90与普通环氧树脂混合,混合比例为E-51∶AFG-90=1∶1(质量比)。对复合树脂体系采用溶剂法PES增韧,随PES含量的变化,材料的力学性能亦呈现先增加后降低的趋势,并在PES含量为2%时达到最佳,拉伸强度、弯曲强度、冲击韧性分别比未改性的复合树脂体系分别提高了43.9%、12.7%、44.4%,均优于纯E-51树脂体系性能。
DMF作溶剂的PES增韧环氧树脂体系具有良好的性能。其中PES含量为10%时,弯曲强度和冲击韧性均达到最大值,分别为79.42MPa、19.14KJ/m2,拉伸剪切强度为14.93MPa。动态热机械分析(DMA)和扫描电镜图片均显示出PES含量为10%、15%时发生了相转变。
从力学性能、耐热性能、胶黏剂制备的工艺性及成本等方面综合考虑,对配方进行了优化,以DMF作溶剂,通过减压蒸馏的方法制备的胶黏剂,当PES含量为10%时性能最佳。