將夜光劑添加到環(huán)氧樹脂中，采用多層復(fù)合拉擠成型制得了夜光EP/GF復(fù)合材料。通過對復(fù)合材料夜光性能、耐水發(fā)光性能及力學(xué)性能的研究，結(jié)果表明：復(fù)合材料夜光劑的用量在10phr左右、表層厚度為0.10mm時(shí)，具有長余輝、耐水沖洗、黑夜白天交替的發(fā)光性能。

 

　　關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂|玻璃纖維|多層復(fù)合|拉擠成型|輝度

 

　　環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復(fù)合材料(EP/GF)具有質(zhì)量輕、 強(qiáng)度高、 模量大、 耐化學(xué)腐蝕性好、電性能優(yōu)異、原料來源廣泛、工藝性好、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于交通運(yùn)輸、建筑、化工、電器和基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域，如經(jīng)拉擠成型制作各種型材，用于橋梁拉索、高速公路柵欄、艦用桅桿、電解槽內(nèi)支架、軌道圍欄和陽臺扶手等;通過模壓成型可制作防彈頭盔、油缸缸筒、各種耐腐蝕、耐高溫及耐壓制品等。

 

　　目前國內(nèi)外對發(fā)光塑料的研究有很多，發(fā)光塑料品種層出不窮，但對夜光EP/GF復(fù)合材料的研究還未見報(bào)道，本文作者將長余輝夜光劑添加到環(huán)氧樹脂中，采用多層復(fù)合拉擠成型制得了夜光EP/GF復(fù)合材料，該材料除具有復(fù)合材料高強(qiáng)、耐腐等良好性能外，還具有長效、耐水的夜間發(fā)光性能，用作道路、橋梁柵欄、艦用桅桿以及交通標(biāo)識材料等，在夜間有著良好的安全警示作用。

 

　　試驗(yàn)部分

 

　　樹脂: 雙酚A 型環(huán)氧樹脂，WSR615，無錫藍(lán)星石油化工有限責(zé)任公司;

 

　　固化劑: 4，4'二氨基二苯甲烷，湖北洪湖雙馬樹脂廠;

 

　　玻璃纖維: 無捻玻璃纖維、玻璃纖維布;長沙玻璃纖維總廠;

 

　　表面處理劑：681，無錫藍(lán)星石油化工有限責(zé)任公司;

 

　　夜光劑：KYD-7B-A，深圳市耀德興科技有限公司;

 

　　二甲基硅油：蚌埠市鴻富有機(jī)硅有限公司。

 

　　主要試驗(yàn)設(shè)備與儀器

 

　　玻璃鋼拉擠成型機(jī)：天津市邦尼玻璃鋼科技有限公司;

 

　　亮度計(jì): LX-100型，日本美能達(dá)公司;

 

　　照度儀: LX1010BS，蘇州市華宇凈化設(shè)備有限公司;

 

　　電子式萬能試驗(yàn)機(jī): WDS-100型,濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)制造廠。

 

　　復(fù)合材料的制備

 

　　★ 夜光劑的包覆處理與樹脂膠的制備

 

　　將夜光劑、二甲基硅油等按5∶3的比例配制，并在一定溫度下充分混合均勻，使夜光劑顆粒表面形成硅油膜層。

 

　　將環(huán)氧樹脂、固化劑、包覆處理夜光劑及其它助劑按比例混合，配制成夜光樹脂浸漬膠。

 

　　將環(huán)氧樹脂、固化劑、及其它助劑按比例混合，配制成無捻玻璃纖維紗及玻璃纖維布的樹脂浸漬膠。

 

　　★ 復(fù)合材料的制備過程

 

　　先將玻璃纖維布及無捻粗紗在120℃左右的溫度下，充分干燥，再用表面處理劑對其表面進(jìn)行處理，干燥后，將表面處理的無捻粗紗用作復(fù)合材料的內(nèi)層材料。將玻璃纖維布在夜光樹脂膠中充分浸漬，干燥后，用作復(fù)合材料的發(fā)光層材料。將玻璃纖維布在樹脂膠中充分浸漬，干燥后，用作復(fù)合材料的表層材料。然后將內(nèi)層、發(fā)光層、表層材料復(fù)合進(jìn)入拉擠成型模具進(jìn)行固化成型，經(jīng)牽引、切割，即可得制品。其工藝流程如圖1所示。

　　★ 復(fù)合材料制備的主要工藝控制

 

　　拉擠成型模具溫度：預(yù)熱段120℃~125℃;膠凝段150℃~155℃;固化段180℃~185℃。

 

　　拉擠速度：100mm/min~120mm/min,

 

　　性能測試

 

　　高強(qiáng)度光激發(fā)的夜光性能：將標(biāo)準(zhǔn)樣片置于暗處消光24h，用輝度儀測試輝度及余輝時(shí)間。

 

　　低強(qiáng)度光激發(fā)的夜光性能：將標(biāo)準(zhǔn)樣片置于暗處消光48h，用照度為25lx的光照射15min，用輝度儀測試輝度及余輝時(shí)間。

 

 

　　彎曲性能按GB/T1449-1983測試;拉伸性能按GB/T1447-1983測試;壓縮性能按GB/T5258-1985測試;縱橫剪切性能按GB/T3355-1982測試;拉伸剪切強(qiáng)度按 DHN1.015-240測試。

 

　　★ 耐水發(fā)光性能測試

 

　　將試樣置于高壓水下沖刷48小時(shí)，置于暗處消光24h，用照度為1000 lx的光照射10min，用輝度儀測試輝度及余輝時(shí)間。

 

　　試驗(yàn)結(jié)果與討論

 

　　夜光性能

 

　　將表層厚度為0.10mm復(fù)合材料試樣放置在暗處消光后，分別用高強(qiáng)度光和低強(qiáng)度光進(jìn)行激發(fā)，用輝度儀測量不同夜光劑含量復(fù)合材料的發(fā)光性能如表1所示。從表1可以看出,在復(fù)合材料中夜光劑含量越多，復(fù)合材料的初始發(fā)光強(qiáng)度和余輝值越高，但當(dāng)加入量從10 phr增大至15phr以后，初始發(fā)光強(qiáng)度和余輝值的增大趨于減緩。這主要是由于復(fù)合材料的發(fā)光亮度是取決單位面積包含的發(fā)光劑的數(shù)量。當(dāng)夜光劑含量增加時(shí)，單位面積包含的發(fā)光劑的數(shù)量也在增加;但夜光劑含量較高時(shí)，一部分發(fā)光劑顆粒會被周圍的發(fā)光劑顆粒遮擋，不能有效的吸光和發(fā)光，因而不能都作為有效的發(fā)光體，故此時(shí)雖夜光劑含量增加，但材料中單位面積內(nèi)包含的有效發(fā)光劑的數(shù)量增加并不大，因此過高的夜光劑含量對于增加有一定厚度的復(fù)合材料的發(fā)光強(qiáng)度來講，意義并不大。從成本和亮度兩方面綜合考慮,復(fù)合材料中夜光劑的含量在10 phr左右最適宜。

 

 

　　從表1還可以看出，復(fù)合材料在低強(qiáng)度和高強(qiáng)度光的激發(fā)作用下，都有較好的發(fā)光性能，但激發(fā)光強(qiáng)度越高時(shí)，復(fù)合材料的輝度越大，這主要是由于在高強(qiáng)度光的作用下，夜光劑吸收的能量也越多，會使更多的基態(tài)電子激發(fā)到高能態(tài)，而從高能態(tài)回到激發(fā)態(tài)的電子越多時(shí)，發(fā)出光的輝度越大。但由于完全黑暗處人眼可見的余輝強(qiáng)度為0.32mcd.mm-2，從表1可以看出，夜光劑的含量為10 phr的復(fù)合材料即使在低強(qiáng)度光的激發(fā)下，經(jīng)720 min后，輝度值仍有47 mcd.mm-2，說明該復(fù)合材料完全可作為黑夜白天交替的發(fā)光材料。

　　★ 復(fù)合材料表層厚度對發(fā)光性能的影響

 

　　表2為不同表層厚度的復(fù)合材料在高強(qiáng)度光激發(fā)下，不同時(shí)間后的輝度值。從表2可以看出，復(fù)合材料表層厚度對其發(fā)光性能有一定的影響，當(dāng)表層厚度為0(即沒有表層)時(shí)，材料的初始輝度和余輝值都較小，當(dāng)表層厚度增加時(shí)，輝度值增加，當(dāng)表層厚度超過0.10 mm以后，輝度值減小了。這主要是由于當(dāng)表層厚度較小或沒有時(shí)，玻璃纖維布上浸漬的夜光劑樹脂膠復(fù)合、拉擠成型時(shí)，一方面由于受到設(shè)備、模具的刮削作用，而使部分夜光劑掉落。另一方面由于夜光劑受到機(jī)械磨損，表面被金屬雜質(zhì)污染，從而影響其材料的發(fā)光性能。當(dāng)在夜光層表面復(fù)合一表層后，即防止了夜光劑被設(shè)備、模具刮落、污染，從而復(fù)合材料的輝度增加。但當(dāng)表層厚度過大時(shí)又對夜光劑的發(fā)光有一定的阻擋作用，從而又使復(fù)合材料的輝度下降。綜合考慮，表層厚度為0.10mm時(shí)較佳。