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

 

　　關鍵詞：環(huán)氧樹脂|玻璃纖維|多層復合|拉擠成型|輝度

 

　　環(huán)氧樹脂/玻璃纖維復合材料(EP/GF)具有質量輕、 強度高、 模量大、 耐化學腐蝕性好、電性能優(yōu)異、原料來源廣泛、工藝性好、生產效率高等特點，廣泛應用于交通運輸、建筑、化工、電器和基礎設施等領域，如經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復合材料的研究還未見報道，本文作者將長余輝夜光劑添加到環(huán)氧樹脂中，采用多層復合拉擠成型制得了夜光EP/GF復合材料，該材料除具有復合材料高強、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識材料等，在夜間有著良好的安全警示作用。

 

　　試驗部分

 

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

 

　　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，無錫藍星石油化工有限責任公司;

 

　　夜光劑：KYD-7B-A，深圳市耀德興科技有限公司;

 

　　二甲基硅油：蚌埠市鴻富有機硅有限公司。

 

　　主要試驗設備與儀器

 

　　玻璃鋼拉擠成型機：天津市邦尼玻璃鋼科技有限公司;

 

　　亮度計: LX-100型，日本美能達公司;

 

　　照度儀: LX1010BS，蘇州市華宇凈化設備有限公司;

 

　　電子式萬能試驗機: WDS-100型,濟南試驗機制造廠。

 

　　復合材料的制備

 

　　★ 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行處理，干燥后，將表面處理的無捻粗紗用作復合材料的內層材料。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，用作復合材料的表層材料。然后將內層、發(fā)光層、表層材料復合進入拉擠成型模具進行固化成型，經牽引、切割，即可得制品。其工藝流程如圖1所示。

　　★ 復合材料制備的主要工藝控制

 

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

 

　　拉擠速度：100mm/min~120mm/min,

 

　　性能測試

 

　　高強度光激發(fā)的夜光性能：將標準樣片置于暗處消光24h，用輝度儀測試輝度及余輝時間。

 

　　低強度光激發(fā)的夜光性能：將標準樣片置于暗處消光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，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間。

 

　　試驗結果與討論

 

　　夜光性能

 

　　將表層厚度為0.10mm復合材料試樣放置在暗處消光后，分別用高強度光和低強度光進行激發(fā)，用輝度儀測量不同夜光劑含量復合材料的發(fā)光性能如表1所示。從表1可以看出,在復合材料中夜光劑含量越多，復合材料的初始發(fā)光強度和余輝值越高，但當加入量從10 phr增大至15phr以后，初始發(fā)光強度和余輝值的增大趨于減緩。這主要是由于復合材料的發(fā)光亮度是取決單位面積包含的發(fā)光劑的數量。當夜光劑含量增加時，單位面積包含的發(fā)光劑的數量也在增加;但夜光劑含量較高時，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，故此時雖夜光劑含量增加，但材料中單位面積內包含的有效發(fā)光劑的數量增加并不大，因此過高的夜光劑含量對于增加有一定厚度的復合材料的發(fā)光強度來講，意義并不大。從成本和亮度兩方面綜合考慮,復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，復合材料在低強度和高強度光的激發(fā)作用下，都有較好的發(fā)光性能，但激發(fā)光強度越高時，復合材料的輝度越大，這主要是由于在高強度光的作用下，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，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度為0.32mcd.mm-2，從表1可以看出，夜光劑的含量為10 phr的復合材料即使在低強度光的激發(fā)下，經720 min后，輝度值仍有47 mcd.mm-2，說明該復合材料完全可作為黑夜白天交替的發(fā)光材料。

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