本发明涉及光测实验材料，特别涉及一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法。
背景技术：
光弹性法是光测法中比较成熟的方法，这种方法是用具有特殊光学性能的材料(如玻璃、环氧树脂等)做成结构模型，使模型的受力情况与实际结构的受力情况满足相似条件，将受载后的模型置于偏振光场中，获得光的干涉条纹图，这些条纹表征了模型边界和内部各点的应力状态，依照光弹原理即可求得模型中各点的应力大小和方向，再根据模型的相似原理可以换算成实际结构中的应力。在机械工程、水利工程、土木工程等学科中，光弹性法都得到了广泛的应用。光弹性材料是光测实验的关键，其性能和质量将直接影响实验的进行及测试精度，而且由于实验模型的形状要与结构原形相似，其加工起来较为困难，且加工过程中有可能产生加工应力，因此光弹模拟法在实际应用受到一些限制。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法，可制作出光学灵敏度高、透明度好、时间边缘效应小的新型环氧树脂光弹性材料，它是平面应力模型光弹性实验的优良材料。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将环氧树脂加热至120℃，边搅拌边保温2h，保温结束后自然降温至60℃，保温，备用；
(2)将顺丁烯二酸酐在70℃油浴，至顺丁烯二酸酐熔化，备用；
(3)将邻苯二甲酸二丁酯、聚酯树脂和步骤(2)的顺丁烯二酸酐加入至步骤(1)的环氧树脂中，得到混合溶液；
(4)将步骤(3)的混合溶液在60℃油浴条件下，用电子搅拌器搅拌30min，再静置2-4h；
(5)将制备环氧树脂板的玻璃模具在60℃条件下预热40min，再将步骤(4)的混合溶液倒入预热的玻璃模具中，在42-45℃条件下固化5d，制得成型的环氧树脂板；
(6)将成型的环氧树脂板从玻璃模具中脱模取出，自然降温至室温，再进行二次固化，制得固化后的环氧树脂板；
(7)将固化后的环氧树脂板加工成所需形状，在加工的同时利用鼓风机吹气进行气冷，以消除加工应力，即得。
环氧树脂、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸二丁酯和聚酯树脂的重量比为8-16:1-3:0-2:0-6.。
所述的聚酯树脂为304聚酯树脂。
所述的环氧树脂为6101环氧树脂。
所述的制备环氧树脂板的玻璃模具，包括2块玻璃板和压紧设置在2块玻璃板之间的橡胶管，橡胶管呈u型，u型的橡胶管的上端面和2块玻璃板的内表面共同围成环氧树脂板的成型空间。
预热前，将制备环氧树脂板的玻璃模具进行前处理，包括以下步骤：
(a)玻璃板和橡胶管清洗：先用洗洁精擦洗，再用清水冲洗，最后依次用无水乙醇和丙酮擦净，要求玻璃表面无灰尘，无油脂，干净透明，自然风干；
(b)玻璃板和橡胶管表面成膜：把玻璃板、玻璃隔条和橡胶管浸泡在脱模剂中，5min后取出，平放在常温室内环境下，待其自然风干24h后，再次浸泡在脱模剂中24h，取出，平放在室内自然风干成膜；
(c)装配模具：在橡胶管内套入铁丝，折成u形框架，把折成u形框架的橡胶管衬在2块玻璃板之间，并用玻璃隔条垫在2块玻璃板之间的四角部，用带有连接螺栓的压板条夹紧，调节连接螺栓压紧玻璃隔条和橡胶管，以保证浇铸出的环氧树脂板厚度均匀。
所述的脱模剂配置方法为：将甲苯和聚苯乙烯按照重量比10:1的比例混合，充分溶解，溶解时间为4-5h。
所述的二次固化的具体方法为：
①从室温以5℃/h的速度升温至80℃，并保温16h；
②从80℃以5℃/h的速度升温至110℃，并保温24h；
③从110℃以3℃/h的速度降温至60℃；
④从60℃以5℃/h的速度降温至室温，完成二次固化。
本发明的有益效果：
1、本发明以环氧树脂、顺丁烯二酸酐为、邻苯二甲酸二丁酯和聚酯树脂作为原料，通过对原料用量的调配，能够制得不同性能的环氧树脂板。本发明最低仅需两种原料，即可以配制出所需性能的环氧树脂板，而邻苯二甲酸二丁酯和聚酯树脂的加入，更是可以大范围的调节环氧树脂板的性能。本发明的原料配比灵活，适用范围更广，能够适应于各种性能要求的环氧树脂板生产。
2、本发明将玻璃模具进行预热，能够确保玻璃模具与原料混合溶液的温度一致，避免由于环氧树脂溶液的玻璃模具接触面与内部存在温度差，所引起的环氧树脂板出现裂纹、不均匀、形变等问题。
3、本发明对环氧树脂板进行两次固化，能够改善环氧树脂板的性能。尤其是本发明根据所用原料，优化二次固化工艺，即固化的升降温速率、固化温度和时间，极大程度上避免局部温度梯度较大产生的热应力集中的现象，确保环氧树脂板内部构造不受到损伤，从而提高了环氧树脂板的各项性能。
4、本发明方法简单，原材料丰富，易生产，光学灵敏度高，透明度好，时间边缘效应小，能制作出弹性模量从1.29mpa～57.32mpa，泊松比从0.35～0.68的新型环氧树脂光弹性材料，该发明的新型环氧树脂光弹性材料可用来制作机械、水利、土木等工程中的结构相似模型，将受载后的模型置于偏振光场中，获得光的干涉条纹图，这些条纹表征了模型边界和内部各点的应力状态，依照光弹原理即可求得模型中各点得应力大小和方向，再根据模型的相似原理可以换算成实际结构中的应力。本发明可以直观的用来测量工程结构中应力、应变分布，有巨大的经济和社会效益。
附图说明
图1为本发明玻璃模具的结构示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。
本发明方法所用的原材料均为市面销售，具体型号和厂家如下：
实施例1
本发明所用的玻璃模具参见图1，包括2块玻璃板1、2和压紧设置在2块玻璃板之间的橡胶管4，橡胶管4呈u型，u型的橡胶管的上端面和2块玻璃板的内表面共同围成环氧树脂板的成型空间。
玻璃模具的前处理，包括以下步骤：
(a)玻璃板和橡胶管清洗：先用洗洁精擦洗，再用清水冲洗，最后依次用无水乙醇和丙酮擦净，要求玻璃表面无灰尘，无油脂，干净透明，自然风干；
(b)脱模剂配置：将甲苯和聚苯乙烯按照重量比10:1的比例混合，充分溶解，溶解时间为4-5h；
(c)玻璃板和橡胶管表面成膜：把玻璃板、玻璃隔条和橡胶管浸泡在步骤(b)的脱模剂中，5min后取出，平放在常温室内环境下，待其自然风干24h后，再次浸泡在脱模剂中24h，取出，平放在室内自然风干成膜；
(d)装配模具：在橡胶管4内套入铁丝5，折成u形框架，把折成u形框架的橡胶管衬在2块玻璃板1、2之间，并用玻璃隔条3垫在2块玻璃板之间的四角部，用带有连接螺栓7的压板条6夹紧，调节连接螺栓7压紧玻璃隔条和橡胶管，以保证浇铸出的环氧树脂板厚度均匀。
实施例2
一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将517.58g6101环氧树脂加热至120℃，边搅拌边保温2h，保温结束后自然降温至60℃，保温，备用；
(2)将103.52g顺丁烯二酸酐在70℃油浴，至顺丁烯二酸酐熔化，备用；
(3)将77.64g邻苯二甲酸二丁酯、155.27g304聚酯树脂和步骤(2)的顺丁烯二酸酐加入至步骤(1)的6101环氧树脂中，得到混合溶液；
(4)将步骤(3)的混合溶液在60℃油浴条件下，用电子搅拌器搅拌30min，再静置2h；
(5)将制备环氧树脂板的玻璃模具(实施例1)在60℃条件下预热40min，再将步骤(4)的混合溶液倒入预热的玻璃模具中，在42℃条件下固化5d，制得成型的环氧树脂板；
(6)将成型的环氧树脂板从玻璃模具中脱模取出，自然降温至室温，再进行二次固化，制得固化后的环氧树脂板；
所述的二次固化的具体方法为：
①从室温以5℃/h的速度升温至80℃，并保温16h；
②从80℃以5℃/h的速度升温至110℃，并保温24h；
③从110℃以3℃/h的速度降温至60℃；
④从60℃以5℃/h的速度降温至室温，完成二次固化。
(7)将固化后的环氧树脂板加工成所需形状，在加工的同时利用鼓风机吹气进行气冷，以消除加工应力，即得。
经实验测得本实施例制得的环氧树脂板弹性模量为2.55mpa，泊松比为0.67。
实施例3
一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将449.47g6101环氧树脂加热至120℃，边搅拌边保温2h，保温结束后自然降温至60℃，保温，备用；
(2)将67.42g顺丁烯二酸酐在70℃油浴，至顺丁烯二酸酐熔化，备用；
(3)将67.42g邻苯二甲酸二丁酯、269.68g304聚酯树脂和步骤(2)的顺丁烯二酸酐加入至步骤(1)的6101环氧树脂中，得到混合溶液；
(4)将步骤(3)的混合溶液在60℃油浴条件下，用电子搅拌器搅拌30min，再静置3h；
(5)将制备环氧树脂板的玻璃模具(实施例1)在60℃条件下预热40min，再将步骤(4)的混合溶液倒入预热的玻璃模具中，在43℃条件下固化5d，制得成型的环氧树脂板；
(6)将成型的环氧树脂板从玻璃模具中脱模取出，自然降温至室温，再进行二次固化，制得固化后的环氧树脂板；
所述的二次固化的具体方法为：
①从室温以5℃/h的速度升温至80℃，并保温16h；
②从80℃以5℃/h的速度升温至110℃，并保温24h；
③从110℃以3℃/h的速度降温至60℃；
④从60℃以5℃/h的速度降温至室温，完成二次固化。
(7)将固化后的环氧树脂板加工成所需形状，在加工的同时利用鼓风机吹气进行气冷，即得。
经实验测得本实施例制得的环氧树脂板弹性模量为43.9mpa，泊松比为0.38。
实施例4
一种用于光弹实验测试的环氧树脂板的生产方法，包括以下步骤：
(1)将742.61g6101环氧树脂加热至120℃，边搅拌边保温2h，保温结束后自然降温至60℃，保温，备用；
(2)将111.39g顺丁烯二酸酐在70℃油浴，至顺丁烯二酸酐熔化，备用；
(3)将步骤(2)的顺丁烯二酸酐加入至步骤(1)的6101环氧树脂中，得到混合溶液；
(4)将步骤(3)的混合溶液在60℃油浴条件下，用电子搅拌器搅拌30min，再静置4h；
(5)将制备环氧树脂板的玻璃模具(实施例1)在60℃条件下预热40min，再将步骤(4)的混合溶液倒入预热的玻璃模具中，在45℃条件下固化5d，制得成型的环氧树脂板；
(6)将成型的环氧树脂板从玻璃模具中脱模取出，自然降温至室温，再进行二次固化，制得固化后的环氧树脂板；
所述的二次固化的具体方法为：
①从室温以5℃/h的速度升温至80℃，并保温16h；
②从80℃以5℃/h的速度升温至110℃，并保温24h；
③从110℃以3℃/h的速度降温至60℃；
④从60℃以5℃/h的速度降温至室温，完成二次固化。
(7)将固化后的环氧树脂板加工成所需形状，在加工的同时利用鼓风机吹气进行气冷，即得。
经实验测得本实施例制得的环氧树脂板弹性模量为57.32mpa，泊松比为0.508。
以上所述仅为本发明典型的实施例，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。