ゴム変性によるエポキシ樹脂の高靭化と耐衝撃性に関する研究

橡胶改性环氧树脂增韧及抗冲击性能研究

• 批准号: 12750613
• 负责人: 東藤 貢
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 2001
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-12750613/
• 关键词: ポリマーアロイ; 耐衝撃性; 破壊靱性; 高靱化メカニズム; 負荷速度依存性; エポキシ; 破壊靭性; 高靭化機構; き裂進展

ゴム変性エポキシ樹脂として,脆性的なエポキシ樹脂(エピコート828,(株)油化シェル)と液状ゴム(CTBN,(株)宇部興産)より作製した試料A,及び延性的なエポキシ樹脂(CY1005,日本チバガイギー(株))と架橋ゴム粒子(XER-91,JSR(株))より作製した試料Bを準備した.試料Aについては,ゴム粒子の重量含有率を5%,10%,20%とし,試料Bについては,ゴム粒子の含有率を20%とした.なお,CY1005については,CTBNゴムの添加は破壊靭性を逆に低下させる効果があることが以前の研究により確認されており,今回は架橋ゴム粒子による高靭化を試みた.破壊靭性試験は1.7×10^<-5>〜10m/sの負荷速度の範囲で3種類の試験システムを用いて行った.試料Aの破壊靭性は負荷速度依存性が小さく,広範囲の負荷速度で安定した破壊靭性を示した.ゴム変性による高靭化はみられたが,ゴム含有率の影響は小さかった.一方,試料Bの破壊靭性は負荷速度依存性を示した.負荷速度が10^<-3>m/sより大きくなると破壊靭性は一旦低下するが,10^<-2>m/s以上ではほぼ一定となることが明らかになった.2種類の試料の破壊靭性の負荷速度依存性の差異は破壊のメカニズムに起因する.試料Aでは,ゴム粒子のキャビテーションや粒子周辺部での剪断塑性変形が主要な高靭化のメカニズムであり,広範囲の負荷速度で高靭化をもたらす.一方,試料Bでは,架橋ゴムの塊を破壊するのに要するエネルギーが低負荷速度では高靭化をもたらすが,高負荷速度では架橋ゴムの脆性化が起こるため,このメカニズムは高靭化をもたらさない.本研究では,さらにゴム変性エポキシ樹脂に中空ガラス粒子を充填した宇宙構造用材料の破壊靭性の負荷速度依存性を調べた.その結果,負荷速度の増加と共に破壊靭性は上昇する傾向にあることが明らかになった.

作为橡胶改性环氧树脂，样品 A 由脆性环氧树脂（Epicote 828，Yuka Shell Co., Ltd.）和液体橡胶（CTBN，Ube Industries Co., Ltd.）和延性环氧树脂（Epicote 828，Yuka Shell Co., Ltd.）制备。使用CY1005，日本）。样品B由Ghee Co., Ltd.制备）和交联橡胶颗粒（XER-91，JSR Co., Ltd.）。对于样品A，橡胶颗粒的重量含量为5%、10%和20%。对于样品B，橡胶颗粒的含量为20%。对于CY1005，前期研究证实CTBN橡胶的添加有降低断裂韧性的作用，这次我们尝试通过使用交联橡胶颗粒来增加韧性。断裂韧性测试为1.7×10^<在-5至10 m/s的加载速度范围内使用了三种类型的测试系统。样品A的断裂韧性对加载速度的依赖性很小，并且在较宽的加载速度范围内表现出稳定的断裂韧性。由于橡胶改性而观察到韧性，另一方面，样品B的断裂韧性表现出加载速率依赖性，当加载速率大于10^-3m/s时，断裂韧性暂时下降。很明显，当高于 -2>m/s 时，它几乎变得恒定。两类样品断裂韧性的加载速率依赖性的差异是由于断裂机制造成的。在样品A中，橡胶颗粒的空化和颗粒周围的剪切塑性变形是高韧性机制的主要原因，并且可以处理各种负载。另一方面，在样品B中，断裂交联橡胶块所需的能量在低负载率下导致高韧性，但在高负载率下，交联橡胶变脆。该机制不会导致韧性。 。在本研究中，我们进一步研究了空心玻璃颗粒填充橡胶改性环氧树脂空间结构材料的断裂韧性与加载速率的关系。结果表明，随着加载速率的增加，断裂韧性趋于增加。很清楚。

项目成果

M.Todo, K.Takahashi: "Loading-Rate Dependence of Mode I Fracture Behavior of Rubber-Toughened PMMA"Proceedings of the 10th International Conference on Fracture. (CD-ROM). (2001)

M.Todo、K.Takahashi：“橡胶增韧 PMMA 的 I 型断裂行为的加载速率依赖性”第十届国际断裂会议论文集。

M.Todo, K.Takahashi, K.Higuchi: "Impact Fracture Behavior of Glass Bubbles Filled Epoxy Resins"Proceedings of the 16h Annual Technical Conference on Composite Materials. (CD-ROM). (2001)

M.Todo、K.Takahashi、K.Higuchi：“玻璃泡填充环氧树脂的冲击断裂行为”第 16 届复合材料年度技术会议论文集。