环氧树脂基梯度阻尼复合材料的制备及阻尼性能研究

摘要

环氧树脂及其复合材料具有力学强度高、耐腐蚀性强、电绝缘性好、尺寸稳定等优点，已广泛用于机械、化工、航空航天、船舶等领域。然而其脆性较大，阻尼性能不佳，这限制了环氧树脂及其复合材料的应用范围，尤其是常温下作为阻尼材料在减振降噪方面的应用。因此有必要对环氧树脂进行增韧改性，提高环氧树脂基复合材料的阻尼性能。
　　 本文用端氨基聚醚系列柔性固化剂(D400/D2000)混合固化加有稀释剂(XY678)的环氧树脂(CYD128)混合体系。通过调节不同配比，增加柔性链段的含量，降低交联密度，制得了常温下具有良好阻尼性能且不发生相分离的环氧树脂固化物。通过动态力学性能(DMA)测试，研究了XY678、D2000的含量对固化物的损耗因子、有效阻尼温度范围、玻璃化转变温度(Tg)的影响。结果表明：增加XY678的含量，固化体系的损耗因子稍有降低，有效阻尼温度范围呈增加趋势，Tg逐渐向低温移动；增加D2000的含量，固化体系的损耗因子增加，有效阻尼温度范围稍有增加，Tg逐渐向低温移动；当XY678含量为30％，CYD128含量为10％时，环氧树脂固化体系的阻尼性能较佳，为室温下高阻尼宽温域环氧树脂类粘弹性阻尼材料。其损耗因子达到了1.43；Tg为26.7℃，处于常温范围内；有效阻尼温度范围提高到27.3℃，在14.2℃-41.5℃范围内均有较高的阻尼性能。
　　 为提高环氧树脂基复合材料的阻尼性能，本文采用预浸渍手糊成型工艺，将不同种类及形式的纤维作为增强材料，一系列具有不同Tg和有效阻尼温度范围的环氧树脂作为基体，按照设计的叠层方式进行铺层，制得了常温下具有梯度阻尼性能的环氧树脂基复合材料。通过DMA测试其动态力学性能，研究了树脂基体、铺层方式、纤维种类、纤维形式等因素对环氧树脂基梯度阻尼复合材料阻尼性能的影响。结果表明：固化物的损耗因子-温度谱中可见梯度损耗峰，说明出现梯度阻尼效应，达到拓宽有效阻尼温度范围的效果。其有效阻尼温度范围从13.3℃-47.7℃，达到了34.5℃，损耗因子为0.516，Tg为23.6℃；以Tg相差较远的阻尼树脂作为基体及中间层选用阻尼性能最好的树脂作为基体更有利于提高复合材料的阻尼性能；增强纤维的种类和形式对梯度阻尼复合材料的损耗因子有影响，相对于玻璃纤维方格布增强复合材料，碳纤维方格布增强复合材料的损耗因子较低，Tg较高，有效阻尼温度范围较窄，阻尼性能较差；短切玻璃纤维毡比玻璃纤维方格布更有利于提高梯度阻尼复合材料的损耗因子。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 前言

1.1阻尼复合材料

1.2梯度阻尼复合材料的国内外研究现状

1.3纤维增强聚合物阻尼复合材料的阻尼机理及研究进展

1.3.1纤维增强环氧树脂阻尼复合材料

1.3.2高聚物阻尼材料的阻尼机理

1.3.3纤维增强聚合物复合材料的阻尼机理

1.3.4提高纤维增强聚合物复合材料阻尼的方法

1.4阻尼性能的表征及测试方法

1.5本论文研究的目的及主要内容

第2章环氧树脂阻尼材料的制备及阻尼性能研究

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原材料

2.2.2主要仪器设备

2.2.3试验方法及过程

2.3结果与讨论

2.3.1 XY678对固化体系的阻尼性能的影响

2.3.2 D2000对固化体系的阻尼性能的影响

2.3.3环氧树脂固化体系阻尼性能的综合分析

2.4本章小结

第3章梯度阻尼复合材料的制备及阻尼性能研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原料及仪器设备

3.2.2试验方法及过程

3.2.3性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1三种树脂梯度铺层

3.3.2基体树脂对梯度复合材料阻尼性能的影响

3.3.3铺层方式对梯度复合材料阻尼性能的影响

3.3.4纤维种类对梯度复合材料阻尼性能的影响

3.3.5纤维形式对梯度复合材料阻尼性能的影响

3.4本章小结

第4章结论

参考文献

致 谢

附录：硕士期间发表的研究论文