Al(OH)3对高速列车车厢层合板阻燃性能影响.doc

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1、Al(OH)3对高速列车车厢层合板阻燃性能影响　　摘要：为提高高速列车车厢玻璃钢层合板的阻燃性，保证列车行驶安全，采用手糊工艺制备了具有一定阻燃性和较高力学性能的双酚A型环氧树脂基玻璃钢层合板。在配比环氧树脂：乙二胺：二丁酯=100：15：12条件下，添加适量滑石粉，以无水乙醇为溶剂，通过改变Al3用量对环氧树脂基玻璃钢层合板进行阻燃改性。实验结果证明：在配比环氧树脂：乙二胺：二丁酯：滑石粉=100：15：12：30条件下，添加Al3的用量为60时，极限氧指数为26，弯曲强度为71.86，既能改善其阻燃性能又兼顾其力学性能。　　关键词：Al3；环氧树脂基玻璃钢层合板；高

2、速列车；阻燃性能　　现阶段，高速列车车厢设计聚焦于两点：其一，车厢局部结构尺寸优化[1]；其二，减轻车厢质量、提高车度、优化阻燃性能[2]。高速列车车体结构重量在整车中所占比例约为15-30%。提高高速列车速度，必须首先考虑车体结构轻量化，实现的主要途径之一是采用轻质高强的复合材料――玻璃钢层合板[3]。在高速列车运输中，在追求列车行驶速度的同时，列车行驶的安全性尤为重要[4]，尤其是旅客运输。现今玻璃钢层合板在高速列车车厢中应用非常广泛，处于安全考虑，对列车车厢用玻璃钢层合板的阻燃性能要求越来越高[5]。为提高玻璃钢层合板的阻燃性，保证列车行驶安全，本课题组开展Al3

3、改性双酚A型环氧树脂基玻璃钢层合板阻燃性研究，得到阻燃性能优异的环氧树脂基玻璃钢层合板。　　1实验部分　　本实验选用双酚A型环氧树脂E-51作为基体树脂，耐热温度可达200℃或更高；乙二胺作为固化剂，经固化反应使环氧树脂形成三维网状结构，短时间内即可凝胶使之固化；邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂，其对环氧树脂具有很强溶解力；玻璃纤维布作为增强材料，在经纬二维方向上增强层合板；阻燃剂选用Al3，KH560硅烷为偶联剂，对Al3和玻璃纤维布表面改性；选用滑石粉作为填料，降低树脂固化收缩率，使固化产物形状稳定，增加其张力、剪切、压力强度，热膨胀系数等；无水乙醇作为溶剂。　　将裁剪好

4、的玻璃纤维布放入120℃的烘箱中烘烤2h，除去玻璃纤维布表面水分与蜡质。采用预处理法，利用KH560硅烷偶联剂处理玻璃纤维布。将玻璃纤维布浸泡在5%的KH560水溶液中30min。取出后，将玻璃纤维布放入120℃烘箱中烘烤2h，除去玻璃纤维布中水分。　　采用Al3粉为阻燃剂，硅烷为偶联剂，无水乙醇做溶剂，三者质量比为2：1：3。取一定量的硅烷偶联剂与无水乙醇混合，超声搅拌30min后倒入容器中，再将适量的Al3微粉放入该容器中，水浴升温至95℃并搅拌3h后，放入真空干燥箱干燥，研磨成粉备用。　　树脂溶液配比，环氧树脂：乙二胺：二丁酯：滑石粉=100：15：12：30条件

5、下，无水乙醇适量。加入不同质量的Al3。　　树脂溶液配制，首先将环氧树脂倒入容器中，依次加入无水乙醇，充分搅拌；邻苯二甲酸二丁酯，充分搅拌；滑石粉，充分搅拌；氢氧化铝，充分搅拌；乙二胺，充分搅拌。　　采用手糊工艺制备环氧树脂基玻璃钢层合板，图1。　　2Al3对玻璃钢层合板微观结构影响　　2.1不同含量Al3对玻璃钢层合板晶型影响　　图2是每100g环氧树脂中，滑石粉含量为30g，Al3含量分别为20g、30g、40g、60g、80g的XRD图。　　从图2中可以看出，不同含量Al3的样品XRD图谱均出现馒头状宽峰，与环氧树脂一致。但同时也出现少量杂峰，随着Al3含量的增加

6、，杂峰逐渐增多，这是由于滑石粉和Al3以及杂质引起的。　　2.2不同质量比对玻璃钢层合板断面结构影响　　图3为Al3与环氧树脂不同质量比的断面SEM图。　　由图3可以看出，、、，Al3与环氧树脂基体相容性较好，未出现明显脱落现象，滑石粉也能较为均匀的分散于基体中。但随着Al3的增加，滑石粉也出现部分团聚现象，如、所示。主要由于Al3的增加导致滑石粉分散基体的空间减小，排斥力增加，出现团聚。　　2.3玻璃钢层合板能谱分析　　图4�椴ＡЦ植愫习迥芷追治鐾肌�　　图4玻璃钢层合板能谱分析图　　通过能谱分析图可以看出：所制备的样品中Al含量最高，是因为环氧树脂中加入大量的Al3

7、所致。另外，含有的Si，Mg，Ca和C等元素，是因为树脂中含有滑石粉。所含Au元素为样品喷金所致，非样品本身所有。　　3Al3对玻璃钢层合板阻燃性影响　　环氧树脂的极限氧指数低，仅为19.8，易燃，严重影响了环氧树脂更广泛的应用[6]。本实验研究了环氧树脂体系中不同阻燃剂Al3添加量与阻燃性能关系。表1为Al3添加量与极限氧指数关系。本实验选取的样品尺寸为100mm×5mm×3mm，流量为10ml。　　表1Al3添加量与极限氧指数关系　　氧指数高表示材料不易燃烧，氧指数低表示材料容易燃烧，一般认为氧指数小于22属于易燃材料，氧指数在22-