空心玻璃微珠表面处理微观分析

科学论坛 I■r —■—●■■■■———■—■■■——■●■ Chj-^．．、7．，。cj L，· ，，z．n、1— 空心玻璃微珠表面处理微观分析 许磊 (陕西理工学院材料科学与工程学院 陕西汉中723003) [摘 要]用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠的表面进行了处理。用红外，热分析，电镜对空心玻璃微珠进行了观测。未经偶联剂处理的空心玻璃微珠表面的 OH键含最少。未经偶联剂处理的空心玻璃微珠含水量非常微小。通过电镜观察，偶联剂剂提高了环氧树脂与空心玻璃微珠的结合程度。 [关键词]窄心玻璃微珠硅烷偶联剂表面处理 中图分类号：TQ323．7 文献标识码：A 文章编号：1009—914X(2010)21—0068-02 空心玻璃微珠(H例)是一种新型的轻质非金属多功能材料，它的直径在数 微米和数百微米之间，外观为灰白或灰色，松散，流动性好。由于球形是自然 界中相同体积下表面积最小的形状，所以这一基本特性使空心玻璃微珠具有许 多其它轻质填料无法比拟的物理和化学性质：它具有抗压强度高、熔点高、 电阻率高、热传导系数和热收缩系数小等特点，因此其也被誉为“空间时代 材料”l。 偶联剂是一种具有两种活性基团的化合物，其分子中一部分是亲无机的基 团，可与无机物表面起化学作用形成化学键：另一部分是亲有机的基团，通过和 树脂基体中的活性摹团的加成或聚合反戍形成化学键2。对空心玻璃微珠填 充环氧树脂的复合材料，微珠表面偶联剂处理町以明显改善界面的粘结效果。 增强其机械性能o·． 1实验部分 1．1原料 环氧树脂。CYI)一128，岳阳石化：硅烷偶联剂。工业级：垫【>玻璃微珠，工业 级． I■ 舌 誊“ 图3-I未经过处理的空心玻璃徽珠的红外光谱图 l t。ki～强管-黼一iiki一簟i一1沁—j矗r·置汪一·荫i、‘诺叠- ，，，f々‘h圹 lf州t^弘埘矿’ lr tf～ ‘ 图3—2未经过处理的空心玻璃微珠的热重分析图 68 I科技博尼 1．2主要设备和仪器 800离心机，上海浦东物理光学仪器厂： ZRY-2P热重分析仪，上海精密科学仪器有限公司天平仪器厂： WQF-310型傅立叶变换红外光谱仪，北京第二光学仪器厂： S-570改进型扫描电子显微镜，日本日立公司． 1．3空心玻璃微珠的处理 采用以F 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 对玻璃微珠进行表面处理：玻璃微珠和偶联剂的质量比为 i00：2，乙醇和偶联剂的质量比为l：l，配好后倒入高速搅拌机，先低速搅拌 2min，然后高速搅拌7min。 处理完这些玻璃微珠后，为了防止玻璃微珠的表面在制备的过程中受到污 染，而影响空心玻璃微珠表面的OH与偶联剂的乙氧基的反应活性，需要对空心 玻璃微珠进行清洗。 首先用质量浓度1％的NaOH清洗两次，然后用去离子水清洗四次。采用 高速离心机进行分离，每次在4000r／min的速度下离心5min使溶液与空心玻 璃微珠的良好分离。 1．4性能测试 空心微珠直观观测，在偏光显微镜下，在不同倍率下观测空心玻璃微珠的 形貌： 采用，用压片法制备试样，将树脂均匀涂于溴化钾盐片上，不同时间处理 后。测试同化前后树脂体系环氧摹团的变化情况： 亚微观相态测试：将材料断面喷金处理后，采用日本日立公司生产的S570 改进型扫描电镜观测玻璃微珠在材料中的分布及破损情况。 2结果与讨论 图3-1是末经过处理的空心玻璃微珠以KBr为介质做的红外光谱图。虽 然KBr的干扰较强，但可以观察至lJ3000cm一1波数后并没有出现任何oH特征峰， 这说明空心玻璃微珠表面的OH含量很少。 图3—2是末经过处理的空心玻璃微珠的热重分析图(TG)，温度是从室温到 800℃，热重损失为1．15％，并且没有出现明显的台阶。这说明空心玻璃微珠 的含水量非常微少。 空心玻璃微珠的处理工艺效果的表征 为了观察玻璃微珠的处理效果，经处理和清洗后的玻璃微珠也做了红外和 热重分析． 图3-3处理和清洗对玻璃微珠红外谱图的影响 注：三条曲线中上面的为经过清洗和用偶联荆处理的微珠的红外谱图：中 间的为经过清洗但是没有用偶联剂处理的微珠的红外谱图：下面的既没有清洗 也没有用偶联剂处理的微珠的红外谱图。 由图3-3可以看出，经清洗和偶联剂处理后，在空心玻璃微珠的谱图上并 未出现反映偶联荆存在的有机物特征峰。 由两条TG曲线图3-2和图3—4的对比我们可以看出，偶联剂处理后。熟损 失从1．15％升至2．14％，说明留在空心玻璃微珠中的偶联荆占微珠质量的近l ％． ． ● I- ■150■●●l 万方数据 ————●—■—■●—●■———●—●—■—■_ ChIr⋯i J"(f．．1r_nTfl巾frJhg～Re-iew 南广铁路独屋特大桥转体连续梁设计 杨平李慧君 (中铁二院工程集团有限责任公司 四川成都610031) 科学论坛 q●I [摘 要]南广铁路独屋右线大桥主桥为60+100+60m连续梁，主桥采用先悬臂后转体的施工方法。本文从粱体构造、粱体施工方法、转体施工等方面 对本桥毛桥进行了介绍。 [关键词]客运专线铁路桥连续粱转体设计施工干扰 中图分类号：U442．6 文献标识码：A 文章编号：1009-914X(2010)21—0069-02 1工程概况 南广铁路独屋特大桥跨越既有黎湛铁路采用(60+100+60)m连续粱，本桥 与黎湛线线路法向交叉角为18．1。，主桥布置见图1。为了减少施f粱部对 既有铁路的f扰，主桥采用平转施工工艺，即沿既有铁路两侧施r好“T” 构，然后平转18．1。，施工跨中合拢段，完成连续梁施工。桥位处地震动峰值 加速度为0．059，地震动反应谱特征周期为0．35s。 本桥主要技术标准如下： (1)线路等级：I级： (2)单线，曲线： (3)设计活载：“ZK活载”： (4)设计速度：旅客列车250km／h客运专线． 图1独屋特大桥主桥立面(cm) 2上部结构设计 2．1梁部构造 (1)主桥为单线桥，位于曲线半径为9000m圆曲线上，粱部曲梁曲做。 (2)截面类型为单箱单室、变高度、变截面箱梁，顶板、底板及腹板局 部向内侧加厚。挡砟墙内侧净宽为4．4m，桥面宽为7．6m，梁体全长221．4m，中 跨中部lOm梁段和边跨端部15．7m粱段为等高梁段，粱高4．6m：中墩处粱高为 7．8m，其余变高梁段梁底曲线为二次抛物线，y=4．6+x2／525．3125(m)，x=0～ 41m。底板顶面亦为二次抛物线y=4．18+x2／618．0147(m)，x=O～41m。全桥除 边跨端块处项板厚由42cm渐变至85cm外，其他均为42cm，底板厚42～90cm按 二次抛物线变化，边跨端块处底板厚由42cm渐变至190cm；腹板厚为42～90cm， 边跨端块处腹板厚由42cm渐变至80cm。梁体箱宽为5．4m，边支座中心线至 粱端0．7m，边支座、中支座横桥向中心距均为4．5m。箱粱截面见图2。 (3)电化接触网支柱基础设置在粱体翼缘板上，翼缘板既不加长，也不加 厚。 (4)粱体在支座处设横隔板，全联共设4道横隔板，横隔板中部设有孔洞， 以利人员通过，方便施f和维修。 (5)粱体采用C50混凝土，设三向预应力。粱体纵向预应力钢束粱体纵向 预应力钢束均采用12—15．2钢绞线(f。=1860MPa)。顶板设横向预应力，采 用2-15．24钢绞线。腹板内设竖向预应力，采用单排中32PSB830螺纹钢筋。 图3—4偶联剂处理的没有清洗的空心玻璃微珠的TG曲线 圈3—7复合材料破碎面SEM照片 以上的结果说明，对玻璃微珠的处理基本上是成功的。但效果具体如何， 需要工艺实验进一步的证明。 微观结构 电镜照片可看出：材料中空心玻璃微珠粒径不等，晕紧堆积状态，并且分散 良好，基本无团聚现象：材料中空气泡含量较少，破碎的HGM较少。由图3-7 (A)可知：微珠之间由基体树脂相连，空隙分布也比较均匀。 试样撕裂后，处理过的微珠仍包覆在环氧树脂里，说明与树脂有很强的结 合力：而未处理的微珠则暴露在外，与树脂基体间有明显空隙，说明微珠与环氧 树脂无亲和力、相容性差，对试样的力学性能和热性能产生负面作用。 通过对加入表面活性剂的试样电镜照片的观察，可以看出，表面活性剂提 高了环氧树脂f玻璃微珠的亲合惟，玻璃微珠基本上被环氧树脂所包覆，这正 可以解释加入偶联剂剂后，空心玻璃微珠和树脂基体结合紧密了． 结语 1．未绎偶联剂处理的空心玻璃微珠表面的-OH键含量少． 2．未经偶联剂处理的空心玻璃微珠含水量非常微小。 3．通过电镜观察，偶联剂剂提商了环氧树脂与空心玻璃微珠的结合程度． 参考文献 【I]杨玉香，邵谦，葛圣松．玻璃微珠的应用研究进展[J】．中国粉体技术， 2006，(2)． [2]王德中．环氧树脂生产与应用(第二版)【M]．北京：化学工业出版社。 2001． [3]王经武．塑料改性技术[M]．北京：业出版社，2004． [4]AmdouniN，SautereauH’GerardJF．J^pplPolymSci，1992， 45：1799—1810． [5]^mdouniN，SautereauII，GerardJF．JApplPolymSci，1992， 45：1723～1735． ， 【6]AzimiHR，PeaxsonRA，HertzbergRW．JApplPolymSci， 1995。58(2)：449-463． 舛技博羌I 69万方数据