便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料及制备试件方法

摘要

本发明涉及一种便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料，包括以下体积比的成分：不饱和聚酯树脂90～100份；过氧化甲乙酮0.5～2份，异辛酸钴0.5～2份。同时还公开了利用非饱和树脂脆性材料制备试件的方法。本发明配制的非饱和树脂材料具有良好的脆性，在冷冻至-10℃时便呈现脆性的爆裂特征。在-50℃条件下，拉压强度比能达到1/5以上，相应的力学参数如下：杨氏弹性模量E＝5.6GPa，单轴抗压强度σc＝127MPa，I型断裂韧度KIC＝0.55MPa·m1/2。本发明具有脆性好、透明度高、易于成型、且便于预置内置裂隙等优点。

权利要求

1.一种利用便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料制备试件的方法，所述非饱和树脂脆性材料包括以下体积比的成分：不饱和聚酯树脂90～100份；过氧化甲乙酮0.5～2份，异辛酸钴0.5～2份，其特征在于，包括以下步骤：

1)量取原料：按照配比量取相应体积的不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮和异辛酸钴；

2)搅拌：首先将不饱和聚酯树脂和过氧化甲乙酮倒入洁净的熟玻璃容器中，并搅拌均匀；然后倒入量取的异辛酸钴，再次搅拌至混合均匀；

3)浇铸：将试件模具安装好，将裂隙片用细棉线绑定于模具内，将模具放于水平台上，并将步骤2)中搅拌好的树脂浇铸入模具内；

4)养护：将步骤3)中浇注满树脂的模具置于恒温箱内进行养护，恒温箱温度控制在

15℃～25℃之间，待树脂整体凝固后，脱模，即可得到带预置内裂隙的非饱和树脂脆性材料试件。

说明书

便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料及制备试件方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种材料成型技术，尤其是一种便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料及制备方法。

背景技术

[0002] 脆性材料的破坏过程和内部裂隙扩展演化规律一直是固体力学研究的重点。寻找一种脆性好、透明度高并且便于预置裂隙的试验材料是试验研究的重点和难点。材料的脆性度是以拉伸和压缩强度的比值来衡量的，采用脆性好的材料能较准确得反应脆性固体的受力变形特征。而选用透明度高的材料可便于观察内部裂隙的扩展演化过程。

[0003] 到目前为止，国内外很多学者都选用透明的均质材料进行研究，如A.V.Dyskin和L.N.Germanovich(1994，2002)等人利用一些可浇铸成型的高分子透明材料(有机玻璃、CR-39树脂、Columbia树脂等)研究了内置裂隙扩展演化规律。香港的黄凯珠等(2004)运用PMMA进行了表面裂隙扩展的研究。他们所采用的树脂等透明材料均属于增韧浇铸型，塑性较大，即使在低温条件下(-17℃)，其拉压强度比一般只能达到1/3，脆性程度不高。另外，由于增韧工艺的原因，预置裂隙前缘区域应力集中程度较高，在裂纹扩展过程中会产生一定的塑性流动，从而影响实验结果的准确性。可见，前人所用材料均存在一定的缺点和不足。

发明内容

[0004] 本发明为克服上述现有技术的不足，提供一种脆性好、透明度高、易于成型、且便于预置内置裂隙的料非饱和树脂脆性材料及制备方法。

[0005] 本发明的目的是采用下述技术方案实现的：一种便于预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料，包括以下体积比的成分：不饱和聚酯树脂90～100份；过氧化甲乙酮0.5～2份，异辛酸钴0.5～2份。

[0006] 所述的不饱和聚酯树脂是型号为6688#不饱和聚酯树脂。

[0007] 利用非饱和树脂脆性材料制备试件的方法，包括以下步骤：

[0008] 1)量取原料：按照配比量取相应体积的不饱和聚酯树脂、过氧化甲乙酮和异辛酸钴；

[0009] 2)搅拌：首先将不饱和聚酯树脂和过氧化甲乙酮倒入洁净的熟玻璃容器中，并搅拌均匀；然后倒入量取的异辛酸钴，再次搅拌至混合均匀；

[0010] 3)浇铸：将试件模具安装好，将裂隙片用细棉线绑定于模具内，将模具放于水平台上，并将步骤2)中搅拌好的树脂浇铸入模具内；

[0011] 4)养护：将步骤3)中浇注满树脂的模具置于恒温箱内进行养护，恒温箱温度控制在15℃～25℃之间，待树脂整体凝固后，脱模，即可得到带预置内裂隙的非饱和树脂脆性材料试件。

[0012] 本发明主要原料为6688#树脂及相应的固化剂(过氧化甲乙酮)和催化剂(异辛酸钴)。由于该材料的脆性程度受温度影响较大，随着温度的变化需调节固化剂和催化剂的配比以保证材料脆性良好，也可保证试件成型。

[0013] 本发明配制的非饱和树脂材料具有良好的脆性，在冷冻至-10℃时便呈现脆性的爆裂特征。在-50℃条件下，拉压强度比能达到1/5以上，相应的力学参数如下：杨氏弹性1/2
模量E＝5.6GPa，单轴抗压强度σc＝127MPa，I型断裂韧度KIC＝0.55MPa· 。本发明具有脆性好、透明度高、易于成型、且便于预置内置裂隙等优点。

附图说明

[0014] 图1是低温树脂材料的应力应变曲线图；

[0015] 图2-图4是树脂试件中内置裂隙的扩展演化过程图；

具体实施方式

[0016] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

[0017] 实施例1：预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料，包括以下体积比的成分：6688#不饱和聚酯树脂100ml；过氧化甲乙酮1.5ml，异辛酸钴0.5ml。

[0018] 非饱和脆性树脂材料的配制以及利用树脂材料制作试件的过程如下：

[0019] (1)量取原料：6688#不饱和聚酯树脂100ml；过氧化甲乙酮1.5ml，异辛酸钴0.5ml。

[0020] (2)搅拌：将量取好的100ml6688#不饱和聚酯树脂和1.5ml过氧化甲乙酮倒入熟玻璃容器中，并搅拌均匀，然后倒入异辛酸钴0.5ml，再次搅拌至混合均匀。注意，过氧化甲乙酮与异辛酸钴不能直接混合，也不可同时倒入，否则发生化学反应燃烧甚至爆炸。

[0021] (3)浇铸：将试件模具安装好，如需预置裂隙，可将裂隙片用细棉线绑定于模具内，将模具放于水平台上，并将搅拌好的树脂浇铸入模具内。

[0022] (4)养护：将浇注满树脂的模具置于20℃的恒温条件下凝固，待树脂整体凝固后便可脱模，即可得到带预置内裂隙的非饱和树脂脆性材料试件。

[0023] 配制的非饱和树脂材料具有良好的脆性，在冷冻至-10℃时便呈现脆性的爆裂特征。在-50℃条件下，拉压强度比能达到1/5以上，相应的力学参数如下：杨氏弹性模量E＝1/2
5.6GPa，单轴抗压强度σc＝127MPa，I型断裂韧度KIC＝0.55MPa·m 。单轴压缩条件下，低温树脂材料的应力应变关系如图1所示。

[0024] 一般树脂为纤维增韧材料，一般条件下只能获得10mm以下厚度的固化体，如再嵌入裂隙则其成型是非常困难的。而本发明的非饱和脆性树脂材料易于成型，也可制作厚度较大的试件，如尺寸为100mm×100mm×200mm的固化体。

[0025] 该树脂材料透明度极高，可以清晰的观测试件内部的破裂过程和裂隙的萌生、扩展及演化过程，因此适用于裂隙扩展规律的研究。树脂试件中所含内置裂隙的扩展演化过程如图2-图4所示。

[0026] 实施例2：预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料，包括以下体积比的成分：6688#不饱和聚酯树脂90ml；过氧化甲乙酮2ml，异辛酸钴1.5ml。

[0027] 非饱和脆性树脂材料的配制以及利用树脂材料制作试件的过程如下：

[0028] (1)量取原料：6688#不饱和聚酯树脂90ml；过氧化甲乙酮2ml，异辛酸钴1.5ml。

[0029] (2)搅拌：将量取好的90ml6688#不饱和聚酯树脂和2ml过氧化甲乙酮倒入熟玻璃容器中，并搅拌均匀，然后倒入异辛酸钴1.5ml，再次搅拌至混合均匀。注意，过氧化甲乙酮与异辛酸钴不能直接混合，也不可同时倒入，否则发生化学反应燃烧甚至爆炸。

[0030] (3)浇铸：将试件模具安装好，如需预置裂隙，可将裂隙片用细棉线绑定于模具内。将模具放于水平台上，并将搅拌好的树脂浇铸入模具内。

[0031] (4)养护：将浇注满树脂的模具置于15℃的恒温条件下凝固，待树脂整体凝固后便可脱模，即可得到带预置内裂隙的非饱和树脂脆性材料试件。

[0032] 实施例3：预置内置裂隙的非饱和树脂脆性材料，包括以下体积比的成分：6688#不饱和聚酯树脂95ml；过氧化甲乙酮0.5ml，异辛酸钴2ml。

[0033] 非饱和脆性树脂材料的配制以及利用树脂材料制作试件的过程如下：

[0034] (1)量取原料：6688#不饱和聚酯树脂95ml；过氧化甲乙酮0.5ml，异辛酸钴2ml。

[0035] (2)搅拌：将量取好的95ml6688#不饱和聚酯树脂和0.5ml过氧化甲乙酮倒入熟玻璃容器中，并搅拌均匀，然后倒入异辛酸钴2ml，再次搅拌至混合均匀。注意，过氧化甲乙酮与异辛酸钴不能直接混合，也不可同时倒入，否则发生化学反应燃烧甚至爆炸。

[0036] (3)浇铸：将试件模具安装好，如需预置裂隙，可将裂隙片用细棉线绑定于模具内。将模具放于水平台上，并将搅拌好的树脂浇铸入模具内；

[0037] (4)养护：将浇注满树脂的模具置于25℃的恒温条件下凝固，待树脂整体凝固后便可脱模，即可得到带预置内裂隙的非饱和树脂脆性材料试件。