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.

Preparation of sample A for brittle resin (CTBN, Ube Kogyo) and sample B for ductile resin (CY1005, Japan) and bridging particles (XER-91,JSR). Sample A contains 5%, 10% and 20% of the total particle content by weight, Sample B contains 20% of the total particle content by weight. In addition,CY1005 has been successfully tested by CTBN in order to improve the toughness of the particles. There <-5>are three kinds of test methods used in the range of load speed from 1.7×10^to 10m/s for fracture toughness test. The load speed dependence of fracture toughness of specimen A is small, but the stability of fracture toughness of specimen A is also shown. The impact of high toughness on the quality of the product is small. On the other hand, the fracture toughness of specimen B shows the load speed dependence. The load speed is 10 <-3>^m/s <-2>or higher, and the fracture toughness is lower once. 2 Causes of differences in fracture toughness and load speed dependence among specimens of different types. Sample A: The shear plastic deformation of the particle periphery is mainly due to the high toughness of the particle, the load speed of the particle and the high toughness of the particle. On the other hand, sample B is a bridge block. It is necessary to increase the toughness of the bridge block at low load speed and to increase the toughness of the bridge block at high load speed. In this study, the load-velocity dependence of fracture toughness of materials for cosmic structure was modulated by the filling of hollow particles in the resin. As a result, the load velocity increases and the fracture toughness increases.

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。