室温反应性固化剂调控中温固化预浸料性能的研究

摘要

预浸料作为制备复合材料的中间体，其质量的优劣在很大程度上影响着复合材料的性能。为了改善预浸料的质量和工艺性能，必须控制预浸料树脂体系的粘度来调整预浸料的粘接性能，以实现树脂对增强纤维束的充分浸润，另外必须控制预浸料的树脂流动度，以减少复合材料成型过程中的流胶。为此提出采用两种室温反应性固化剂聚醚胺和脂环胺对中温固化预浸料通用树脂体系进行改性，拟从化学流变学的角度调控环氧树脂体系的粘度和预浸料的树脂流动度。 与通用树脂体系相比，非等温DSC分析表明聚醚胺和脂环胺改性树脂体系初始反应温度分别降低11℃和13.3℃，固化反应活化能分别降低了0.81kJ/mol和3.25kJ/mol。等温DSC测试表明改性树脂体系固化峰值温度降低，固化反应速率提高。非等温和等温流变学研究，印证了反应动力学对树脂体系流变性能的影响，并建立了三种树脂体系的等温化学流变模型，为预测树脂体系的粘度-温度-时间的关系提供了依据。 树脂浇注体的力学测试表明，改性树脂体系的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率高于通用树脂体系，呈现韧性断裂特性。基于树脂体系的凝胶时间-温度曲线和粘度-温度曲线，确立了预浸料的成型工艺参数，改性树脂体系的涂膜温度和复合温度略高于通用树脂体系。考评了室温反应性固化剂的化学流变调控效果，在室温放置一周后，聚醚胺和脂环胺改性树脂体系的粘度(70℃)分别由10700cp、9500cp提高到16800cp、19500cp，所制备预浸料的树脂流动度分别降低为8％和7％。 预浸料复合材料的力学性能测试表明，与通用树脂体系相比，聚醚胺改性树脂体系复合材料的模量和玻璃化温度稍微降低，月旨环胺改性树脂体系复合材料的模量和耐热性提高，但两种改性树脂体系复合材料的层间剪切强度分别提高了2.6％、9.9％。微观形貌观察表明，改性树脂体系的复合材料中纤维表面树脂较多，界面结合更优。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 碳纤维预浸料的概述

1．1．1 碳纤维简介

1．1．2 树脂体系

1．2 碳纤维预浸料的应用进展

1．3 预浸料的制备

1．4 预浸料的评价

1．4．1 树脂体系的评价

1．4．2 预浸料的评价

1．5 化学流变概述

1．6 课题选题意义及研究内容

第二章．实验部分

2．1 实验原料及设备

2．1．1 主要原材科及试剂

2．1．2 主要实验仪器

2．2 实验样品的制备

2．2．1 树脂体系及浇注体的制备

2．2．2 预浸料及其层压板的制备

2．3 分析测试方法

2．3．1 树脂体系性能测试

2．3．2 预浸料性能测试

第三章 实验结果与讨论

3．1 固化动力学研究

3．1．1 树脂体系的动态DSC分析

3．1．2 树脂体系的等温DSC分析

3．2 树脂体系的流变特性研究

3．2．1 动态粘度特性

3．2．2 等温粘度特性

3．2．3 化学流变模型的建立

3．3 树脂浇注体性能研究

3．3．1 树脂浇注体静态力学性能

3．3．2 固化物的界面微观结构

3．4 预浸料的性能研究

3．4．1 预浸料的成型工艺研究

3．4．2 预浸料的树脂流动度

3．4．3 预浸料的力学性能

3．4．4 预浸料的动态热机械性能

3．4．5 预浸料层压板界面微观结构

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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