專利名稱：便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料及制備試件方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種材料成型技術(shù)，尤其是一種便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料及 制備方法。
背景技術(shù)：
脆性材料的破壞過程和內(nèi)部裂隙擴展演化規(guī)律一直是固體力學(xué)研究的重點。尋找一種脆 性好、透明度高并且便于預(yù)置裂隙的試驗材料是試驗研究的重點和難點。材料的脆性度是以 拉伸和壓縮強度的比值來衡量的，采用脆性好的材料能較準(zhǔn)確得反應(yīng)脆性固體的受力變形特 征。而選用透明度高的材料可便于觀察內(nèi)部裂隙的擴展演化過程。
到目前為止，國內(nèi)外很多學(xué)者都選用透明的均質(zhì)材料進(jìn)行研究，如A.V.Dyskin和 L.N.Germanovich( 1994， 2002)等人利用一些可澆鑄成型的高分子透明材料(有機玻璃、CR-39 樹脂、Columbia樹脂等)研究了內(nèi)置裂隙擴展演化規(guī)律。香港的黃凱珠等(2004)運用PMMA 進(jìn)行了表面裂隙擴展的研究。他們所采用的樹脂等透明材料均屬于增韌澆鑄型，塑性較大， 即使在低溫條件下(-17'C),其拉壓強度比一般只能達(dá)到1/3，脆性程度不高。另外，由于增 韌工藝的原因，預(yù)置裂隙前緣區(qū)域應(yīng)力集中程度較高，在裂紋擴展過程中會產(chǎn)生一定的塑性 流動，從而影響實驗結(jié)果的準(zhǔn)確性?？梢姡叭怂貌牧暇嬖谝欢ǖ娜秉c和不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種脆性好、透明度高、易于成型、且便于預(yù) 置內(nèi)置裂隙的料非飽和樹脂脆性材料及制備方法。
本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實現(xiàn)的 一種便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材 料，包括以下體積比的成分不飽和聚酯樹脂90 100份；過氧化甲乙酮0.5 2份，乙辛酸 鈷0.5 2份。
所述的不飽和聚酯樹脂是型號為668糊不飽和聚酯樹脂。 利用非飽和樹脂脆性材料制備試件的方法，包括以下步驟
1) 量取原料按照配比量取相應(yīng)體積的不飽和聚酯樹脂、過氧化甲乙酮和乙辛酸鈷；
2) 攪拌首先將不飽和聚酯樹脂和過氧化甲乙酮倒入潔凈的熟玻璃容器中，并攪拌均勻； 然后倒入量取的乙辛酸鈷，再次攪拌至混合均勻；
3) 澆鑄將試件模具安裝好，將裂隙片用細(xì)棉線綁定于模具內(nèi)，將模具放于水平臺上， 并將步驟2)中攪拌好的樹脂澆鑄入模具內(nèi)；
4) 養(yǎng)護將步驟3)中澆注滿樹脂的模具置于恒溫箱內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護，恒溫箱溫度控制在15 'C 25'C之間，待樹脂整體凝固后，脫模，即可得到帶預(yù)置內(nèi)裂隙的非飽和樹脂脆性材料試件。
本發(fā)明主要原料為6688#樹脂及相應(yīng)的固化劑(過氧化甲乙酮)和催化劑(乙辛酸鈷)。 由于該材料的脆性程度受溫度影響較大，隨著溫度的變化需調(diào)節(jié)固化劑和催化劑的配比以保 證材料脆性良好，也可保證試件成型。
本發(fā)明配制的非飽和樹脂材料具有良好的脆性，在冷凍至-io'c時便呈現(xiàn)脆性的爆裂特
征。在-50'C條件下，拉壓強度比能達(dá)到1/5以上，相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)如下楊氏彈性模量 ^5. 6GPa,單軸抗壓強度(re=127MPa, I型斷裂軔度《IC=0.55MPa th'々。本發(fā)明具有脆性好、 透明度高、易于成型、且便于預(yù)置內(nèi)置裂隙等優(yōu)點。


圖l是低溫樹脂材料的應(yīng)力應(yīng)變曲線圖； 圖2-圖4是樹脂試件中內(nèi)置裂隙的擴展演化過程圖；
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
實施例l:預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，包括以下體積比的成分6688ft不飽和 聚酯樹脂100ml;過氧化甲乙酮1.5ml,乙辛酸鈷0.5ml。
非飽和脆性樹脂材料的配制以及利用樹脂材料制作試件的過程如下
(1) 量取原料6688tt不飽和聚酯樹脂100ml;過氧化甲乙酮1.5ml,乙辛酸鈷0.5ml。
(2) 攪拌將量取好的100ml668抑不飽和聚酯樹脂和1. 5ml過氧化甲乙酮倒入熟玻璃容
器中，并攪拌均勻，然后倒入乙辛酸鈷0.5ml，再次攪拌至混合均勻。注意，過氧化甲乙酮 與乙辛酸鈷不能直接混合，也不可同時倒入，否則發(fā)生化學(xué)反應(yīng)燃燒甚至爆炸。
(3) 澆鑄將試件模具安裝好，如需預(yù)置裂隙，可將裂隙片用細(xì)棉線綁定于模具內(nèi)，將模 具放于水平臺上，并將攪拌好的樹脂澆鑄入模具內(nèi)。
(4) 養(yǎng)護將澆注滿樹脂的模具置于20'C的恒溫條件下凝固，待樹脂整體凝固后便可脫 模，即可得到帶預(yù)置內(nèi)裂隙的非飽和樹脂脆性材料試件。
配制的非飽和樹脂材料具有良好的脆性，在冷凍至-io'c時便呈現(xiàn)脆性的爆裂特征。在 -50'C條件下，拉壓強度比能達(dá)到1/5以上，相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)如下楊氏彈性模量^5.6GPa, 單軸抗壓強度(7fl27MPa, I型斷裂韌度KIC=0.55MPa m1/2。單軸壓縮條件下，低溫樹脂材 料的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系如圖l所示。
一般樹脂為纖維增韌材料， 一般條件下只能獲得10mm以下厚度的固化體，如再嵌入裂隙 則其成型是非常困難的。而本發(fā)明的非飽和脆性樹脂材料易于成型，也可制作厚度較大的試 件，如尺寸為100mmX100mmX200mm的固化體。該樹脂材料透明度極高，可以清晰的觀測試件內(nèi)部的破裂過程和裂隙的萌生、擴展及演 化過程，因此適用于裂隙擴展規(guī)律的研究。樹脂試件中所含內(nèi)置裂隙的擴展演化過程如圖2-圖4所示。
實施例2:預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，包括以下體積比的成分6688tt不飽和 聚酯樹脂90ml;過氧化甲乙酮2ml，乙辛酸鈷1.5ral。
非飽和脆性樹脂材料的配制以及利用樹脂材料制作試件的過程如下
(1) 量取原料6688tt不飽和聚酯樹脂90ml;過氧化甲乙酮2ml，乙辛酸鈷1.5ml。
(2) 攪拌將量取好的90ml6688tt不飽和聚酯樹脂和2ml過氧化甲乙酮倒入熟玻璃容器
中，并攪拌均勻，然后倒入乙辛酸鈷1.5ml，再次攪拌至混合均勻。注意，過氧化甲乙酮與 乙辛酸鈷不能直接混合，也不可同時倒入，否則發(fā)生化學(xué)反應(yīng)燃燒甚至爆炸。
(3) 澆鑄將試件模具安裝好，如需預(yù)置裂隙，可將裂隙片用細(xì)棉線綁定于模具內(nèi)。將模 具放于水平臺上，并將攪拌好的樹脂澆鑄入模具內(nèi)。
(4) 養(yǎng)護將澆注滿樹脂的模具置于15'C的恒溫條件下凝固，待樹脂整體凝固后便可脫
模，即可得到帶預(yù)置內(nèi)裂隙的非飽和樹脂脆性材料試件。
實施例3:預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，包括以下體積比的成分6688#不飽和 聚酯樹脂95ml;過氧化甲乙酮0.5ml，乙辛酸鈷2ml。
非飽和脆性樹脂材料的配制以及利用樹脂材料制作試件的過程如下
(1) 量取原料6688tt不飽和聚酯樹脂95ml;過氧化甲乙酮0.5ml，乙辛酸鈷2ml。
(2) 攪拌將量取好的95ml6688ft不飽和聚酯樹脂和0.5ml過氧化甲乙酮倒入熟玻璃矜
器中，并攪拌均勻，然后倒入乙辛酸鈷2ml，再次攪拌至混合均勻。注意，過氧化rp乙剛'J 乙辛酸鈷不能直接混合，也不可同時倒入，否則發(fā)生化學(xué)反應(yīng)燃燒甚至爆炸。
(3) 澆鑄將試件模具安裝好，如需預(yù)置裂隙，可將裂隙片用細(xì)棉線綁定于投具內(nèi)。將模 具放于水平臺上，并將攪拌好的樹脂澆鑄入模具內(nèi)；
(4) 養(yǎng)護將澆注滿樹脂的模具置于25'C的恒溫條件下凝固，待樹脂整體凝固后便可脫 模，即可得到帶預(yù)置內(nèi)裂隙的非飽和樹脂脆性材料試件。
權(quán)利要求
1.一種便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，其特征在于，包括以下體積比的成分不飽和聚酯樹脂90～100份；過氧化甲乙酮0.5～2份，乙辛酸鈷0.5～2份。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，其特征在于，所述 的不飽和聚酯樹脂是型號為6688#不飽和聚酯樹脂。
3. —種利用權(quán)利要求1所述的便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料制備試件的方法，其特征在于，包括以下步驟1) 量取原料按照配比量取相應(yīng)體積的不飽和聚酯樹脂、過氧化甲乙酮和乙辛酸鈷；2) 攪拌首先將不飽和聚酯樹脂和過氧化甲乙酮倒入潔凈的熟玻璃容器中，并攪拌均勻； 然后倒入量取的乙辛酸鈷，再次攪拌至混合均勻；3) 澆鑄將試件模具安裝好，將裂隙片用細(xì)棉線綁定于模具內(nèi)，將模具放于水平臺上， 并將步驟2)中攪拌好的樹脂澆鑄入模具內(nèi)；4) 養(yǎng)護將步驟3)中澆注滿樹脂的模具置于恒溫箱內(nèi)進(jìn)行養(yǎng)護，恒溫箱溫度控制在15 'C 25'C之間，待樹脂整體凝固后，脫模，即可得到帶預(yù)置內(nèi)裂隙的非飽和樹脂脆性材料試 件。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種便于預(yù)置內(nèi)置裂隙的非飽和樹脂脆性材料，包括以下體積比的成分不飽和聚酯樹脂90～100份；過氧化甲乙酮0.5～2份，乙辛酸鈷0.5～2份。同時還公開了利用非飽和樹脂脆性材料制備試件的方法。本發(fā)明配制的非飽和樹脂材料具有良好的脆性，在冷凍至-10℃時便呈現(xiàn)脆性的爆裂特征。在-50℃條件下，拉壓強度比能達(dá)到1/5以上，相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)如下楊氏彈性模量E＝5.6GPa，單軸抗壓強度σ_c＝127MPa，I型斷裂韌度K_IC＝0.55MPa·m^1/2。本發(fā)明具有脆性好、透明度高、易于成型、且便于預(yù)置內(nèi)置裂隙等優(yōu)點。
文檔編號B29C71/00GK101289572SQ20081001678
公開日2008年10月22日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月16日
發(fā)明者朱維申, 李術(shù)才, 林春金, 郭彥雙 申請人:山東大學(xué)