光棒废料改性环氧树脂复合材料的制备和性能

doi:10.11901/1005.3093.2019.348

材料研究学报

2020, Vol. 34

Issue (1): 57-63 DOI: 10.11901/1005.3093.2019.348

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光棒废料改性环氧树脂复合材料的制备和性能

石从云¹(

),王金峰¹,陈红祥¹,杨旭萌¹,杜昌俊¹,李光要¹,刘鹏¹,蔡浩浩²

1. 武汉科技大学化学与化工学院武汉 430081
2. 武大巨成结构股份有限公司武汉 430223

Preparation and Properties of Epoxy Resin Composites Incorporated with Optical Fiber Preform Waste

SHI Congyun¹(

),WANG Jinfeng¹,CHEN Hongxiang¹,YANG Xumeng¹,DU Changjun¹,LI Guangyao¹,LIU Peng¹,CAI Haohao²

1. College of Chemistry and Chemical Engineering, Wuhan University of Science and Technology, Wuhan 430081, China
2. Wuda Jucheng Structure Co. , Ltd, Wuhan 430223, China

引用本文:

石从云,王金峰,陈红祥,杨旭萌,杜昌俊,李光要,刘鹏,蔡浩浩. 光棒废料改性环氧树脂复合材料的制备和性能[J]. 材料研究学报, 2020, 34(1): 57-63.
Congyun SHI, Jinfeng WANG, Hongxiang CHEN, Xumeng YANG, Changjun DU, Guangyao LI, Peng LIU, Haohao CAI. Preparation and Properties of Epoxy Resin Composites Incorporated with Optical Fiber Preform Waste[J]. Chinese Journal of Materials Research, 2020, 34(1): 57-63.

全文: PDF(3169 KB) HTML

摘要:

将光棒废料烘干、破碎、煅烧和研磨，分别由KH-570和A-151表面改性制备KH-570/SiO₂和A-151/SiO₂废料粉末，再把改性前后的粉末分别与EP共混固化制备出复合材料。疏水性测试、FT-IR和SEM观测的结果表明，两种偶联剂对废料颗粒的改性效果较好，其中A-151的改性效果更好。几种复合材料拉伸性能的排序为A-151/SiO₂/EP＞KH-570/SiO₂/EP＞未改性粉末/EP，且粉末填充质量分数为20%的材料拉伸性能最优，其拉伸强度分别为49.37 MPa、45.57 MPa、44.36 MPa，比纯EP固化物分别提高了19.9%、10.7%和7.8%，断裂伸长率的提高量最大，比纯EP固化物分别提高了0.92%、0.82%和0.46%。改性效果好的废料粉末填充制备的复合材料，其耐热性能更优。

关键词 ：复合材料, 光棒废料, 硅烷偶联剂, 环氧树脂, 拉伸性能, 热稳定性

Abstract：

The optical fiber preform waste, an industrial by-product, was successively dried, crushed and grinded to produce fine particles, and then which are modified with coupling agents KH-570 and A-151 respectively to prepare KH-570/SiO₂and A-151/SiO₂. Further, the prepared two powders were blended respectively with epoxy resin (EP) to prepare EP based composites. The results of hydrophobicity test, FT-IR and SEM show that the two coupling agents present significant modification effect on the waste particles, however the modification effect of A-151 is better. The overall tensile properties of the composites can be ranked as the following order: A-151/SiO₂/EP>KH-570/SiO₂/EP> unmodified powder/EP, and the tensile properties are the best when the powder mass fraction was 20%. The maximum tensile strength of the above three particles modified EPs is 49.37 MPa, 45.57 MPa, and 44.36 MPa, which are 19.9%, 10.7% and 7.8% higher than that of the plain EP, respectively. Correspondingly the maximum elongations at break of the three composites are 0.92%, 0.82% and 0.46% higher than that of the plain EP, respectively. Besides the composite material prepared by filling the powder with good modification effect show better heat resistance performance.

Key words： composite optical fiber preform waste silane coupling agent epoxy resin tensile properties thermal stability

收稿日期: 2019-07-15

ZTFLH:

TB332

基金资助:长飞光纤光缆股份有限公司光纤光缆制备技术国家重点实验室开放基金(SKLD1501);煤转化与新型碳材料湖北省重点实验室开放基金(WKDM201306)

作者简介: 石从云，男，1970年生，副教授

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图1 用粉末压制的粉末片层与纯水的接触角

图2 粉末样品的红外光谱图

图3 不同粉末颗粒的SEM照片

图4 偶联剂KH-570和A-151在废料粉末颗粒表面枝接的示意图

图5 复合材料拉伸强度与粉末含量的关系

图6 硅烷偶联剂提高废料颗粒与EP分子相容性的示意图

图7 复合材料的断裂伸长率与粉末含量的关系

图8 复合材料的TG曲线

表1 复合材料不同失重率下的温度

图9 复合材料的DTG曲线

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