结构复合材料用耐高温环氧树脂体系

研制的603耐高温环氧树脂体系的T<,g>约为225℃,热分解温度约为387℃;采用凝胶时间、DSC和流变特性表征了其固化反应特性,确定了固化工艺;603树脂体系可以湿法和热熔法制备预浸料,预浸料铺覆工艺性优异,T700/603和T800/603复合材料可作为高性能复合材料结构件使用.     

环境湿度对混合树脂的影响

本文用中温固化环氧树脂，通过ＤＳＣ、扭辫分析、凝胶时间、力学性能的测定，固化反应活化能的计算，研究了在混合树脂的过程中，环境温度对树脂的固化择应和性能的影响。     

热压罐固化环氧基复合材料孔隙形成研究

通过调整固化工艺参数,模拟了碳纤维增强环氧树脂基复合材料层压板中孔隙的形成。对不同固化参数制备的层压板孔隙率进行了检测标定和金相显微镜测量验证。分析结果显示,固化压力、真空度、加压时机以及制造过程中裹入的挥发性溶剂都会对层压板的孔隙率产生影响。起始加压及减小真空压力都会降低复合材料层压板的孔隙率,随着固化压力的增大,挥发性溶剂对层压板孔隙率的影响将会逐渐减小。     

基于FBG 传感器的复合材料固化监测

温度和内应力是影响复合材料固化过程和结构性能的重要因素,将双光栅的FBG传感器埋入到玻璃纤维/环氧树脂预浸层合板结构中,监测热压固化过程中温度、黏度和内应力变化,并简要分析了固化后的残余应变。实验证明FBG传感器可有效监测复合材料结构固化过程的温度、黏度和内应力,能够作为智能固化控制依据,且固化结束之后,相同的传感器可以被用于提供结构使用过程中产生的温度/机械变化的信息。     

碳纤维/环氧树脂超薄预浸料成型工艺及胶膜匹配性研究

采用DSC分析了超薄碳纤维预浸料CF832/T700所用树脂体系的固化反应动力学参数,通过正交试验研究了预吸胶工艺参数及固化工艺参数对超薄碳纤维复合材料层合板力学性能的影响规律,选用EA9696NW、LWF–2B和FM73M 3种不同胶膜对超薄预浸料面板与蜂窝芯共固化以确定最匹配的胶膜。结果表明,CF832/T700预浸料的固化反应活化能为85.98k J/mol,反应级数为一级反应,固化反应较慢,前固化温度、固化温度和后固化温度分别为115℃、135℃、171℃;通过弯曲及拉伸性能确定出的最佳预吸胶工艺参数为预吸胶温度60℃、预吸胶压力0.3MPa、预吸胶时间10min,最佳固化工艺参数为固化温度130℃、固化压力0.4MPa、固化时间2.5h;EA9696NW胶膜对超薄预浸料面板及蜂窝芯的共固化效果最好。     

中温固化树脂／碳布复合材料工艺性能研究

采用树脂的粘度-温度曲线、凝胶时间-温度曲线、DSC法确定了树脂的固化工艺.比较了溶液法和热熔法制备的预浸料复合材料力学性能.结果表明,热熔预浸料复合材料湿热性能高于溶液预浸料.对复合材料断面进行扫描电镜分析,断面的纤维和树脂粘接良好.     

CTBN改性TDE—85环氧树脂体系固化行为的研究

本文利用差示扫描量热分析(DSC)、动态力学分析(DMA)和动态介电分析(DDA)等手段研究了 CTBN 改性及未改性的 TDE-85环氧树脂/DDS,BF_3·MEA体系的固化行为。结果表明:在 TDE-85树脂体系中加入10phr CTBN,使体系凝胶时间延长,固化反应表现活化能提高,体系反应活性降低,但对其固化过程中的基本规律无明显影响。     

厚壁碳/酚醛复合材料热压罐固化工艺优化

厚壁碳/酚醛复合材料在固化过程中容易产生较大的温度梯度,造成固化不均匀。为了解此类产品在固化过程中内部的温度变化和分布,通过在产品内部预埋热电偶的方式,开展了温度监测实验。同时采用DSC及凝胶实验对树脂的固化特性进行了分析。结果表明:在初期阶段的升温过程中,产品内部温度远低于罐体内的温度;酚醛树脂随着温度的升高,流动性能变好,在95~100℃时开始凝胶,出现聚合放热现象。依据以上实验结果对固化工艺进行了优化,主要包括延长各温度点的保温时间、延缓初期的升温速率、调整加全压的时机、增加树脂凝胶温度点的保温段。最后对优化后的固化工艺进行了验证,结果表明优化后的固化工艺合理,产品经超声波检测,内部缺陷大大减少,质量均一性得到了有效提高。     

固化工艺参数对聚酰亚胺复合材料性能影响

采用热压罐成型工艺制备了MT300/902聚酰亚胺复合材料,测试了加压温度、加压大小和固化温度下复合材料的力学性能,分析了不同固化工艺参数对复合材料力学性能的影响规律。结果表明:MT300/902聚酰亚胺复合材料固化时的最佳加压时机为240～260℃、加压不小于1.2 MPa、固化温度在310～330℃为最佳。按照最优的成型工艺参数制备的复合材料构件质量高,缺陷能够控制在2%以下,力学性能进一步提高。     

RFI 用酚醛树脂体系的固化动力学和TTT 图

研制了适合树脂膜熔渗工艺(RFI)的酚醛树脂体系,采用动态DSC技术和固化度的测试,建立了改性树脂体系的固化动力学模型,研究了等温条件下固化度/温度/时间关系以及固化度/玻璃化转变温度关系,通过平板拉丝法研究树脂的凝胶过程,得出凝胶时间和温度之间的关系,回归得到凝胶时的固化度为αgel=53.33％,并以此计算出凝胶时的Tg,gel=48.64℃,在此基础上绘制了该体系的TTT图.     

不同黏度树脂基复合材料软模成型设计与缺陷控制

根据碳纤维表面形貌与两种环氧树脂黏度特性,确定复合材料合适的固化压力。针对两种环氧树脂的黏度差异,比较膨胀压力设计及固化工艺优化方法。结果表明:高黏度环氧树脂体系的软模膨胀成型工艺适应性更好,固化周期缩短13. 6%,凝胶压力设计温度(135±5)℃能够保证产品内部质量,固化温度(170±5)℃降低产品变形风险,支撑梁构件缺陷比例0. 5%,满足航天结构复合材料质量控制新常态的要求。     

耐高温异氰酸酯/ 环氧树脂固化历程与性能

以异氰酸酯为固化剂固化环氧树脂,通过比较不同固化条件下固化物结构的差异,研究了异氰酸酯与环氧树脂的反应历程;改变异氰酸酯/环氧树脂体系的化学计量比(I/E),采用FTIR/ATR、DSC、DMTA等研究了固化产物的结构与性能。结果表明,异氰酸酯与环氧树脂的固化历程随着温度的升高可分为三个阶段,第一阶段为异氰酸酯的三聚反应;第二阶段是一个复杂的过程,首先环氧树脂和异氰酸酯可反应生成嗯唑烷酮结构,通过嗯唑烷酮环扩链得到端畀氰酸酯基低聚物,可继续发生三聚反应;第三阶段为异氰脲酸酯与残余的环氧基团反应生成嗯唑烷酮结构,异氰脲酸酯六元环向噁唑烷酮五元环的转化是一个可逆的过程。不同的I/E比例可得到结构不同的固化物,不同的结构导致固化物性能的差异:当(I/E)=1.8时,综合力学性能良好,异氰酸酯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的弯曲强度、弯曲模量、层剪强度分别为652.53、33270.63和31.66MPa,优于甲基四氢苯酐/环氧树脂/玻璃纤维复合材料力学性能;当I/E=2.0时,固化物T_g达到了305℃,明显优于传统的环氧树脂固化体系。     

3232树脂预浸料的贮存试验研究

针对3232中温固化环氧树脂树脂预浸料,观察了室温和低温(-18℃)贮存时间对其物理和力学性能的影响,结果显示,随着贮存时间的延长,与树脂固化相关的预浸料物理性能均发生了变化,并对复合材料的成形工艺产生影响.与室温贮存相比,低温贮存时对各项性能的影响明显减缓.     

大厚度复合材料层合板固化制度数值模拟

采用数值模拟方法研究了X850预浸料层合板的固化过程,通过对比两种不同固化制度下大厚度复合材料的固化放热过程,以及料层中心的最大温度值,对升温过程的影响进行了分析,最后与试验数据进行了对比验证.结果表明:升温速率过快导致料层中心区域温度过高,对零件质量产生不利的影响,可以通过适当减缓升温进行很好的缓解.同时,模拟结果与试验结果吻合良好,说明建立的模型符合X850预浸料的固化过程模拟要求,能够对固化过程和温度历程进行定量化的预测.     

JDCK-1动态介电测控仪的研制

为了在生产过程中对复合材料进行质量监控,专门研制了带单板机的介电测控仪。它由JD-1介电测量仪、JD-2压力温度程控仪和JD-3微型电动压机等部分组成。本仪器能自动进行测量、数字显示、控温控压、记录和打印曲线。可用于测定树脂基复合材料在加热加压过程中介电损耗的变化,从而对复合材料的固化过程进行研究。本文列举了在氨酚醛树脂、云母-447环氧树脂上的使用情况,试验说明仪器的可靠性是好的。     

电子束固化复合材料固化过程温度分布模型

为了深入理解电子束固化复合材料固化成型过程中的传热行为,在电子束固化阳离子环氧树脂的固化反应动力学研究的基础上,结合传统传热原理,建立并验证了电子束固化复合材料固化过程中的热传递与温度分布模型.研究表明,建立的温度变化模型与复合材料实际辐射固化过程中的温度变化规律基本一致.     

TG800碳纤维/双马树脂基预浸料等温固化动力学

为复合材料成型工艺参数制定提供准确信息,采用动态力学分析法(DMTA)对国产TG800碳纤维/802双马树脂基预浸料等温固化动力学进行研究,根据损耗模量E″在恒温扫描过程中出现的拐点可准确确定固化凝胶点。以储能模量E′相对增长率为固化反应速率指标,考察不同恒温阶段反应程度增长模式,并建立了固化反应动力学模型。分别采用Hsich非平衡热力学涨落理论和Avrami方程对预浸料固化反应过程中活化能变化规律进行分析。结果表明:Hsich理论得出TG800/802预浸料反应活化能为49. 5 kJ/mol;Avrami方程得出恒温阶段前期活化能均小于后期,且温度越高对应活化能越低。TG800/802在200℃恒温时前期活化能为78. 8 kJ/mol,小于后期109 kJ/mol,温度升高至240℃后活化能降至32. 4 kJ/mol。通过计算不同恒温阶段固化度佐证了双马树脂固化制度150℃/1 h+180℃/2 h+200℃/4 h的可行性,为TG800/802预浸料的工程化应用提供了技术支撑。     

嵌入式中温共固化复合材料阻尼结构制作工艺及层间结合性能

嵌入式共固化复合材料阻尼结构层间易脱层问题的解决对这种新型阻尼结构的应用来说至关重要.本文根据中温固化玻璃纤维/环氧树脂复合材料固化工艺参数,提出用正交实验法研究嵌入复合材料层中的粘弹性阻尼薄膜的组分,探索用刷涂工艺在预浸料表面刷涂不同厚度的阻尼薄膜,然后利用固化工艺制作嵌入式共固化复合材料试件,最后通过阻尼层剪切实验,获得阻尼薄膜厚度与层间最大剪切应力的变化曲线.失效界面分析说明刷涂工艺制成的阻尼薄膜与玻璃纤维/环氧树脂预浸料共固化反应后在层间形成互穿网络结构(IPN)和物理融合,这使得嵌入式共固化复合材料具有更好的层间结合性能.     

3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学研究

采用差示扫描量热法(DSC)在等温和动态条件下对3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学进行了研究,建立了固化反应动力学方程;并模拟实际固化温度历程,采用测定不同固化阶段样品残余反应热的方法对固化反应动力学方程进行了验证。结果表明,3234中温固化环氧树脂体系的固化反应动力学符合自催化反应动力学模型,动态实验得到的固化反应动力学方程与验证结果符合得较好。     

一种飞机结构修理胶粘剂性能分析

针对飞机结构修理过程中常用胶粘剂的固化温度高、固化时间长、固化热应力大的问题,以环氧树脂为基本配料,通过添加丁腈橡胶增强胶粘剂的韧性,添加固化剂和硅烷偶联剂缩短固化时间.剪切试验表明,该胶粘剂在80C下经90min固化后剪切强度可达到35MPa,可满足飞机结构损伤平时修理和应急修理的要求.