The friction angle in plasticized epoxy polymers during polymerization

Summary

The behaviour of pure and plasticized epoxy polymers submitted to double shear and a simultaneous normal stress is studied with respect to time, during the period of polymerization. In this experimental investigation the angle of friction was studied and its dependence on the loading conditions and the polymerization time was measured. As angle of friction is defined the angle whose tangent expresses the ratio of the shear stress rate to the applied normal stress rate, necessary to fracture the bond in a double shear test. Thin layers of plasticized epoxy polymers were used to cement together the plane surfaces of identical shear specimens made of plasticized epoxy polymers. Various amounts of plasticizer were added in these cements and the shear force was measured, necessary to brake the bonds between cemented beams held together by normal forces of different amounts. The shear forces were applied at different times as the polymerization of the cement progressed from zero time during casting, up to the end of the polymerization process.

Nomograms derived from these measurements expressing the variation of the shear force versus the normal force for failure of the bond as well as the friction angle versus the shear stress for fracture disclosed the influence of the amount of plasticizer and the polymerization time on these quantities. These results may be applied for the study of multilayer systems as well as to systems only partly polymerized.

Zusammenfassung

Es wird das Verhalten während der Polymerisation von reinen und plastifizierten Epoxydpolymeren in einem Doppel-Schubversuch mit einer gleichzeitig wirkenden Normalspannung untersucht.

In dieser experimentellen Untersuchung wird der Reibungswinkel ermittelt und seine Abhängigkeit von der Belastung und der Polymerisationszeit festgelegt. Als Reibungswinkel wird definiert der Winkel, dessen Tangente das Verhältnis der Schubspannung zu der Normalspannung darstellt, bei welchem ein Bruch des Verbundes bei dem Doppel-Schubversuch auftritt. Die ebenen Flächen der aus plastifizierten Epoxydpolymeren bestehenden Schubprobekörper sind durch dünne Schichten von plastifizierten Epoxydpolymeren verbunden. Die Schubkraft, die einen Bruch des Verbundstoffes zwischen den Schubprobekörpern unter der Wirkung verschiedener Normalkräfte hervorruft, wird gemessen. Das System wird in verschiedenen Zeitabständen während des Polymerisationsprozesses, angefangen beim Gießen bis zum Ende der Polymerisation des Verbundstoffes, belastet.

Aus den Versuchen werden sowohl die Abhängigkeit der Schubkräfte, die zu einem Bruch des Verbundstoffes führen, von den Normalkräften wie auch die Abhängigkeit des Reibungswinkels von der zum Bruch führenden Schubspannung ermittelt sowie der Einfluß des in der Mischung vorhandenen Anteils an plastifizierendem Material und der Polymerisationszeit untersucht. Die Ergebnisse finden sowohl bei der Untersuchung von mehrschichtigen als auch von nicht vollständig polymerisierten Systemen Anwendung.