耐300 ℃聚酰亚胺树脂及其复合材料性能

为了解决耐300 ℃聚酰亚胺复合材料在热压成型工艺过程中尚未解决的基础性科学问题，推动其在飞行器主承力结构件的成熟应用，本文通过DSC、FTIR、流变、TGA和力学性能测试方法，系统分析了耐300 ℃聚酰亚胺树脂化学反应特性及其复合材料力学性能。结果表明，聚酰亚胺树脂于230 ℃完全酰亚胺化，1 ℃/min升温速率下最低黏度为86 Pa·s，采用优化成型工艺制备的复合材料具有良好的内部质量和力学性能。     

基于松香酸酐的生物质环氧树脂体系流变特性

黏度是热固性树脂基体加工成型中主要的流变学参数。采用锥板旋转黏度计分别检测树脂体系在动态和稳态下的黏度-温度曲线和黏度-时间曲线,并根据优化改进的六参数双Arrhenius方程研究基于松香酸酐的生物质树脂体系的流变特性,分别由黏度相对方程的指数形式和对数形式拟合获得反应速率常数K和指前因数A,建立两种黏度模型。由对数形式拟合获得的黏度模型与实验测试值的吻合程度要优于用指数型关系式获得的黏度模型。流变模型揭示了生物质树脂体系在不同工艺条件(T,t)下的黏度变化规律,为复合材料制造过程中工艺参数的优化提供必要的科学依据。     

狭窄翻边蒙皮复合材料热压罐成型技术研究

以窄腔翻边复合材料蒙皮为研究对象,采用热压罐成型工艺方法,根据零件结构形式,分析窄腔成型质量。结果表明:选取Invar钢框架模成型,能够减少固化中热容带来的残余应力释放,减少零件变形;固化过程中,让树脂充分流动和浸润,满足孔隙率要求,成型后零件的孔隙率小于1.5%。零件外形分析结果表明:设计辅助芯模成型、固化复合材料翻边蒙皮操作的铺贴方向和铺贴手法,以及对零件进行预压实,能保证翻边处外形、轮廓度、R角成型质量要求。利用温差补偿技术,探索升温速率对零件力学性能和树脂含量的影响。结果表明:最佳的升温速率为在玻璃化转变温度(T_g)前保持0.5~1.5℃/min,在玻璃化转变温度T_g至保温前选取升温速率为1.5~2.2℃/min至保温。     

TDE—85/芳香族胺固化体系动力学研究

测试了TDE—85/芳香族胺体系在不同升温速率下的DTA曲线,通过Ozawa方程、Kissinger方程计算各体系的活化能,利用Crane方程计算各体系的反应级数。结果表明,DTA曲线均呈单峰,两种计算活化能的方法近似,TDE—85中两种环氧基反应活性近似,各体系反应级数均接近于1级反应。     

RTM成型用聚酰亚胺树脂及其复合材料研究进展

聚酰亚胺复合材料因其优异的耐高温性能和机械性能,在航空航天领域获得了广泛应用,但复杂、高成本的热压罐成型工艺难以满足聚酰亚胺树脂基复合材料快速加工成型,限制了其进一步的应用。本文综述了适用于树脂传递模塑成型（RTM）技术的聚酰亚胺树脂及其复合材料的研究现状与发展趋势,重点论述了苯乙炔基封端的聚酰亚胺树脂及其复合材料的国内外研究情况,提高RTM技术成型聚酰亚胺树脂及其复合材料耐温等级的同时保持低充模黏度和高韧性将会是重要的发展方向。     

热压罐温度场分析与影响因素研究

热压罐固化成型是制造复合材料的常用方法,固化期间工装表面不均匀的温度场分布会使材料产生残余应力,从而影响材料的使用性能.翼梁采用复合材料热压罐工艺成型,根据热压罐的工作原理,建立了热压罐固化过程温度场模拟的有限元模型,分析了工装表面温度场的分布特点,给出了不同位置的温度曲线.研究了不同因素对工装表面温差的影响.计算结果表明,提高罐内气流流速、增大升温速率、选用低比热容与高热导率的工装材料能够减小工装表面的温差,有利于提高复合材料的成型质量.     

OoA成型T800/607复合材料制备及性能

采用非等温DSC对非热压罐(OoA)成型环氧树脂基体607进行了固化动力学研究,确定了树脂的固化动力学方程。制备了T800/607热熔预浸料和复合材料单向板,并比较了热压罐和OoA成型工艺下T800/607复合材料的性能。结果表明:该类预浸料室温储存期大于30 d,OoA成型质量优异,复合材料孔隙率远低于1%。OoA成型复合材料的弯曲强度为1 480 MPa,层剪强度为96.7 MPa,与在热压罐条件下固化的复合材料性能相当。     

用动态机械性能评定四种环氧树脂的热性能

本文叙述了采用测定碳/环氧复合材料的动态力学性能评定环氧648、环氧644、环氧618及三官能团环氧AFG-90等四种环氧树脂的热性能。并指出在相同工艺条件下,碳/环氧复合材料的热性能只与所选用的树脂系统的种类有关。     

热压罐成型复合材料加筋壁板构件固化变形分析

针对热固性复合材料存在较为严重的固化变形问题,通过数值分析的方法对热固性树脂基复合材料加筋壁板的固化变 形进行研究。选取热压罐成型复合材料加筋壁板构件做为研究对象,建立了热固性树脂基复合材料反应动力学模型、热压罐内复 合材料温度场和固化变形场的时变模型,利用ABAQUS有限元分析软件Heat transfer模块计算热传递、General static模块分析变形 场,计算分析温度、压力等典型工艺参数对T型加筋壁板固化变形的影响。结果表明：升温速率取3 K/min,罐内压力取0.4～0.6 MPa,即可满足制件的加工精度要求也能够满足经济性要求;保温温度的提高和保温时间的延长均导致了本例固化变形的减小; 双平台固化的结果不如单平台固化的;铺层一致性越高,对称性越好,固化变形越小。     

TDE—85／芳香族胺固体系动力学研究

测试了ＴＤＥ－８５／芳香族胺体系在不同升温速率下的ＤＴＡ曲线,通过Ｏｚａｗａ方程、Ｋｉｓｓｉｎｇｅｒ方程计算各体系的活化能,利用Ｃｒａｎｅ方程计算各体系的反应级数。结果表明,ＤＴＡ曲线均呈单峰,两种计算活化能的方法近似,ＴＤＥ－８５中两种环氧基反应活性近似,各体系反应级数均接近于１级反应。     

四嗪处理碳纳米管对环氧树脂固化动力学的影响

采用3,6-二氨基-1,2,4,5-四嗪对多壁碳纳米管(MWNTs)改性处理,使其表面连接氨基或包覆了四嗪有机物,使得复合材料体系的固化反应起始温度和峰顶温度均比纯环氧树脂(EP)低,MWNTs的加入及其表面的接枝或包覆对环氧树脂的固化具有促进作用。由Kissinger和Ozawa公式分别计算了EP/二氨基二苯基砜(DDS)、MWNTs/EP/DDS、四嗪处理MWNTs/EP/DDS固化体系的表观活化能,分别为39.6、55.5和71.9kJ/mol。MWNTs表面接枝官能团,四嗪处理MWNTs/EP/DDS复合体系的表观活化能明显增加。     

双酚A型环氧树脂/DDS固化剂体系的流变特性及其黏度模型研究

通过DSC和黏度测量,研究了反应型固化剂DDS(二氨基二苯基砜)用量对双酚A环氧树脂体系黏度变化的影响规律。研究结果表明,流变特性与固化特性随固化剂用量的变化规律相似。DDS的用量在一定范围内对环氧树脂体系流变特性影响不大。建立了环氧树脂工程黏度模型,该模型能够有效的预测体系黏度变化的工艺窗口并进行黏度预报,为复合材料成型工艺的顺利实施以及工艺参数的科学制定提供基础。     

NY9200G树脂体系非等温DSC法固化动力学研究

通过非等温DSC法测试研究热熔法预浸料用NY9200G树脂体系的固化动力学,讨论了升温速率对固化特征温度的影响;用kissinger公式以及Crane公式计算得到了表观活化能、固化反应级数以及频率因子等固化动力学参数,为模拟固化反应动力学模型奠定了基础。     

JF-45环氧树脂/氰酸酯共聚物流变特性

研究了JF-45环氧树脂/氰酸酯共聚物的流变特性,并根据双阿累尼乌斯方程建立了JF-45环氧树脂/氰酸酯共聚物的化学流变模型,并对共聚物的黏度进行了预测。结果表明:在80～160℃,共聚树脂体系的相对黏度特性符合双阿累尼乌斯黏度方程;在低于160℃时反应迟缓,初始黏度较高;随着温度升高,树脂黏度降低,随时间延长黏度增加,在170℃附近黏度急剧上升;由DSC曲线和流变模型确定了共聚树脂体系的固化工艺。     

基于DSC 法的RTM 工艺用6421 双马树脂固化反应分析

采用DSC方法分析了RTM工艺用6421双马树脂的固化反应,确定了固化度与温度和固化反应速率与时间之间的关系,基于Melak方法分析了固化反应过程,通过数据拟合法得到了n级固化模型、自催化模型及Kamal模型方程中的各个参数值。根据相关系数R2确定了适合的动力学模型。结果表明,6421双马树脂的固化度—温度曲线呈现"S"型,固化反应速率随升温速率的增大而增大;树脂固化反应的表观活化能Ea为105.611 kJ/mol,其固化动力学模型符合Kamal固化模型,模型方程对实验数据拟合结果良好。     

RTM专用双马来酰亚胺树脂体系流变特性及模拟分析研究

研究了 RTM专用双马来酰亚胺树脂体系的流变特性,并根据树脂不同温度下反应机理的不同,建立其分段粘度模型,粘度模拟结果与实验结果具有良好的一致性。所建立的粘度模型,可有效预测和模拟该树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为,揭示了树脂体系的优化工艺参数和低粘度平台工艺窗口,为合理拟订RTM工艺参数和保证产品质量提供了必要的科学依据     

Z-pin高效拉挤用双马来酰亚胺树脂改性

为了满足双马来酰亚胺树脂（BMI）应用于Z-pin高效拉挤的需求,要求其具有低黏度（500 $\mathrm{m}\mathrm{P}\mathrm{a}?\mathrm{s}$）、耐热（玻璃化转变温度大于200 ℃）、固化快以及韧性好等性能。使用TDE-85环氧树脂（EP）降低BMI黏度,并进一步加入改性剂提高树脂的耐热性和力学性能。分别采用黏度测试、差示扫描量热分析、热重分析、力学性能测试等方法研究树脂固化工艺、固化反应动力学、耐热性以及基本力学性能,筛选最佳树脂体系制备Z-pin并进行性能测试与分析。研究结果表明:TDE-85环氧树脂的加入可以有效降低树脂体系的黏度,满足高效拉挤工艺性需求。加入改性剂二苯甲烷二异氰酸酯（MDI）提高了EP-BMI体系的韧性和耐热性,玻璃化转变温度为251 ℃,综合性能达到最优。浇铸体拉伸强度、冲击强度分别为66 MPa、21 kJ/m2,分别提高了38%、53%。Z-pin短梁剪强度为67 MPa,与基体结合强度为31.2 MPa。改性树脂体系充分满足Z-pin高效拉挤的工艺需求和性能要求,具有良好的工程应用价值。      

室温贮存对树脂粘度和加压点的影响

讨论了５４０５改性双马来酰亚胺树脂基体在室温下，贮存时间对粘度以及对固化过程中加压点的影响，给出了相应的计算方法。     

3238树脂及其改性

 采用芳香二胺对3238韧性中温固化环氧树脂体系进行了改性。通过芳香二胺和环氧树脂预先反应,消除了芳香二胺对中温环氧树脂的固化及工艺的影响,改性前后差示扫描量热法（DSC）初始温度和峰顶温度的差别仅有3 ℃,最终固化程度的差别也仅有1%。通过芳香二胺刚性结构的引入,由于芳香二胺和环氧树脂的交联密度高于双氰胺环氧树脂体系,因此引入芳香二胺刚性结构提高了3238树脂的耐热性,干态玻璃化转变温度提高了29 ℃,且纯固化后树脂吸湿量降低了0~34%,湿态玻璃化转变温度提高了46 ℃。改性后树脂可能形成了高低交联密度区,产生了固化物交联状态的不均匀,在提高树脂体系耐热性能的同时,保持其原有的韧性,树脂浇注体的拉伸应力应变曲线呈明显的塑性变形,拉伸断裂伸长率达5~31%,复合材料的断裂韧性达1 133 J/m²。