适用于液氧环境的环氧树脂改性研究

摘要

轻质的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)为液氧推进剂贮箱材料能有效降低运载火箭发射成本.CFRP作为液氧贮箱的优选材料,需要对其树脂基体的液氧相容性进行检测.本文从液氧相容性理论入手,以氧气气氛下的TGA失重5％的温度值作为树脂体系的抗热氧老化性能的筛选指标,同时兼顾树脂体系的抗热震性能,通过资料以及实验对比选定了以环氧(E51)、聚氰酸脂(CE)、苯并噁嗪(BOZ)为主体的碳纤维复合材料的树脂基体.通过DSC分析,计算了化反应自由能与级数,实验表明三元共聚过程有明显的自催化现象.结合DSC分析和TGA测试结果确定了改性环氧树脂的固化制度.利用红外光谱分析揭示了改性环氧树脂反应机理,首先CE自聚开环与BOZ部分开环,然后环氧基团对三嗪环插入,同时伴随CE与BOZ的部分反应,最后环氧基与BOZ开环后形成酚羟基的反应,形成复杂的分子网络结构.最后测试了改性环氧树脂的液氧相容性,经CE改性的环氧树脂的液氧敏感系数仅为2％.