夹层玻璃片材料的制备与性能研究

夹层玻璃片材料的制备与性能研究

一系列高强度玻璃主要包括高端建筑安全玻璃、高强度车辆玻璃、金融企业反弹玻璃、公共安全系统反弹玻璃。将玻璃板与不同种类的树脂粘合起来,构成夹层玻璃后,其强度大大提高。在外力的冲击作用下,当冲击力大于玻璃的破坏强度时,玻璃就会发生破裂,而树脂中间膜则与玻璃粘成一个整体,不会有玻璃碎片伤害人体,只是形成辐射状的裂纹,还能保持原来的形状和可见度。根据各类建筑物的不同情况,可以分为住宅、商业机构和高级防范设施如银行、证券所等,它们对夹层玻璃的防盗性能以及强度要求各不相同。夹层玻璃的制作应根据市场需求的实际情况而确定,既要达到强度要求,又要能够充分发挥原材料的特性,其中,树脂胶片的性能非常关键。PVB是常用的树脂胶片,在对该胶片与玻璃的各种组合试样进行分析研究后,为进一步拓展树脂胶片的种类以及在生产中逐步采用国产树脂胶片,本文通过在实验室采用粘结法、热压法和蒸压法制作了夹层玻璃小试样,并进行了强度分析,为工厂进一步生产430mm×430mm工业测试样品提供依据。以期在现有国产树脂胶片的基础上,通过一定的试验、总结,最终找出合适的树脂产品及相应的工艺参数及技术路线。1测试1.1pet的制备玻璃采用洛阳浮法玻璃集团生产的浮法玻璃原片。中间层材料采用国产聚氨酯(PU)薄膜、国产聚碳酸酯(PC)胶片和国产涤纶薄膜(PET)。采用粘结法制作的试样结构为:3g-2.8PC,3g-2.8PC-3g,3g-2.8PC-0.1PET,3g-PU-PU-3g(其中,数字表示厚度,单位为mm,g表示玻璃,PC,PET,PU分别表示PC胶片,PET薄膜和PU薄膜;PU前无数字,表示其厚度有变化)。采用热压法和蒸压法制作的试样结构分别为:3g-PU-PU-3g和3g-1.3PU-2.8PC。1.2去离子表面的去除除杂玻璃表面用人工洗涤的方法,先用洗涤剂清洗,再用清水冲洗,最后用去离子水冲洗,若仍留有极少量的污渍,则用脱酯棉沾无水乙醇(95%)擦其表面,测量厚度后,放到烘箱里干燥。PU薄膜和PC胶片的洗涤过程同玻璃。小试样的规格为120mm×15mm。1.2.1pc胶的制备粘结法使用的粘结剂为铁锚101#胶,系双组分室温固化聚氨脂胶粘剂,具有良好的粘结性、柔软性、耐水耐油性,而且能够耐酸。其基本组成分为甲、乙两组。甲组分是改性线形带羟基聚脂树脂,乙组分是改性异氰酸脂。溶剂用醋酸乙脂,分别按甲组分:乙组分:醋酸乙脂配比为10:1.5:2和10:2:2的比例配胶。将胶粘剂分别均匀地涂于玻璃、PU薄膜和PC胶片表面,凉置10min。然后合片,要求一次对准,不可错动,粘牢后,用夹子固定,并施加压力,在室温下固化6天。1.2.2玻璃-康铜阻压法自行设计制作的实验室热压设备如图1所示。将两块平整的钢块(300mm×200mm×50mm)中间刨空,里面安装云母加热片,制成上加热器和下加热器。在铁支架上将上加热器固定,下加热器由千斤顶顶住。为使上下加热器平面平行地对夹层玻璃施压,加热器处安装了万向接头以调节加热面的方向。千斤顶处外接压力表以读取压力值,加热器处引出的热电偶接入温控仪以控制加热温度。由于热电偶置于云母加热片之间,所测得的温度不是加热面上的真实温度。在加热面上取3点,将铜-康铜热电偶置于该3点上,用上、下加热器压紧。根据温控仪显示温度分段升温,同时读取铜-康铜热电偶的热电势,得到加热面实际温度与温控仪显示温度之间的对应关系,从而在实验过程中可精确地控制试样的热压温度。热压采用一次成型法。将洗涤干净的玻璃与PU薄膜进行叠合,将叠合好的试样放置于热压机内,关上千斤顶阀门,加压至所需压力。打开热压机电源,将温控仪指针设定至所需温度,待加热至所需温度时,秒表开始计时。保温一段时间后,关掉热压机电源,让其缓慢降温一段时间,取下试样。1.2.3真空袋、试样蒸压、冷却蒸压法使用医用蒸压釜。将叠合好的试样先在热压机上预压,仅使其定位,然后放于真空袋中,用真空机将真空袋及试样中的空气抽去,封口。再将真空包装的试样放入蒸压釜中,密闭容器,加热,按不同时间进行蒸压。蒸压后取出试样,冷却至室温,取出试样,观察其透明度、粘结程度。由于真空袋密封好,无水蒸汽渗入袋中。对上述每种组合的夹层玻璃小试样,均制作相同的8块。1.3ratority的测试方法夹层玻璃制品防盗和防暴力入侵的能力,传统上由美国标准UnderwritersLaboratories的测试方法UL972规定。本实验目的是在现有国产树脂胶片的基础上,研究玻璃与中间层厚度及其组合对夹层玻璃强度的影响,并研究相应的工艺参数及技术路线,所以在实验室用摆锤式简支梁冲击试验仪测定其抗冲击强度,以作比较,从而为下一步工业试验提供依据。2薄膜力学性能将粘结剂分别按A、B两种不同配比制成夹层玻璃小试样,对其进行强度测试的结果如表1所示。对粘结剂而言,如果乙组分的用量增大,则粘结力变大,胶层的硬度也会增加。夹层玻璃的粘接力过高,玻璃和树脂胶片会构成一个牢固的“整体”,像块厚玻璃,胶片层的弹性大大下降。在受到冲击时,树脂胶片与玻璃一起断裂,而不能发挥胶片的弹塑性变形功能来降低冲击能量。结果显示,对相同组合结构的试样,A配比的强度大于B配比,但影响不是很明显,这是因为在涂胶时,涂层的厚度控制得很薄。由于PC胶片抗老化性能较差,而且表面容易产生划伤,影响外观,本次试验分别使用了0.1mm的PET薄膜和3mm玻璃在其表面进行保护。比较它们的抗冲击强度,均比3g-2.8PC结构低,尤其是PET薄膜,其强度值下降较明显。其原因主要是粘结剂使PET薄膜与PC胶片牢固地连成一块,使其弹塑性变形的能力降低所致。但尽管如此,在PC胶片表面覆盖一层极薄的保护膜,控制好相互之间的粘结力,就能达到既不增加夹层玻璃厚度,又可以保护PC胶片表面的效果。对于3mm玻璃夹2层PU薄膜的结构,分别使用热压法和粘结法(A配比)制作了不同厚度的试样,其强度值如图2所示。两种方法的PU总厚度不等的原因在于粘结法的胶层增加了中间层的厚度,相对而言,热压法使得玻璃与中间层的粘结程度较为合适,能充分发挥中间层弹塑性变形吸收冲击能的作用,而粘结法尽管使中间层变厚,但胶层也使PU薄膜失去了一部分弹性。由图2可知,热压法制作的PU层厚度为0.48mm的试样,其冲击强度明显大于用粘结法制作的厚度0.6mmPU层的试样。蒸压法主要利用温度和压力,使PU薄膜与玻璃和PC胶片相结合。对3g-1.3PU-2.8PC结构,分别用不同时间进行蒸压,结果显示,蒸压30min的冲击强度为169.9kJ·m-2,蒸压60min的冲击强度为171.2kJ·m-2。随着蒸压时间的增加,其强度略有增加,这是粘结力增加的缘故。蒸压法与粘结法相比,其优点明显,这主要是PU薄膜高弹性和高延伸长度的性能,使得该种结构的优点突出。3pet薄膜复合胶结构设计用粘结法制成的