红外光谱法研究Resole型酚醛树脂的固化过程

目前,以各种树脂与纤维增强的复合材料受到了人们的重视,并且已经在航空及宇航工业上得到了广泛的应用。在复合材料的工艺过程中,由于树脂的固化速度及固化度的不同,会影响到复合材料的一些性能。酚醛树脂的固化过程直接与树脂的分子结构和不同的固化条件有关。Resole型酚醛树脂是由苯酚与甲醛在碱性催化剂作用下制得。由于苯酚含有三个活性位置,除了有一元、二元及三元酚醇生成     

蜂窝用酚醛树脂固化反应动力学研究

酚醛树脂的交联固化成型过程对蜂窝材料生产工艺、产品性能有重要的影响,为了进一步了解树脂的固化过程及工艺参数,稳定产品质量,本试验采用示差扫描量热法(DSC)研究了蜂窝用酚醛树脂体系的固化反应动力学参数,为确定固化工艺参数提供依据。     

镁酚醛树脂的固化特性

文摘采用差示扫描量热法和傅里叶红外光谱法研究了镁酚醛树脂的固化反应特性,包括反应动力学和固化反应机理,热失重研究树脂固化后的耐热性能。研究表明:镁酚醛树脂表观活化能约为82.42 kJ/mol,反应级数为0.913,和普通酚醛树脂固化过程相比反应中有新的结构变化,热失重测试结果表明其耐热性能优异、残碳率较高,在以升温速率为10℃/m in条件下升温至800℃时残碳率可达到58.57%。镁酚醛树脂加热可快速固化,最佳固化成型温度控制在150~160℃。     

复合材料修补片热固化方法研究

为了研究基于电加热的树脂基复合材料修补片热固化方法是否比传统热补仪加热的热固化方法更优越,本文采用Abaqus有限元分析方法,对基于电加热和传统热补仪加热的复合材料修补片结构模型固化过程进行了数值模拟,分析了两种热固化过程中树脂基复合材料的热应力场。最后通过实验方式固化复合材料修补片,并通过傅里叶红外光谱进行对比分析。对比结果表明：基于电加热的树脂基复合材料热固化方法加热更均匀,使得复合材料在固化过程中热应力的变化趋势更加平缓,减少了热应力集中的现象,从而提高了树脂基复合材料的热固化质量,优化了复合材料的热固化技术,还为电加热热固化技术的进一步研究奠定了基础,为更深入研究提供了可能。     

~1H-NMR法研究Resole型酚醛树脂结构

利用~1H-NMR法对不同催化剂制得的Resole型酚醛树脂及有关模型化合物的结构进行了研究。实验结果表明,树脂中邻-酚醇(或称羟甲基)与对-酚醇之比(O/P)与所使用的催化剂类型、用量、苯酚/甲醛(P/F)摩尔比以及反应条件有关。由二步法合成(即先在酸性催化剂作用下合成Novolac型酚醛树脂,然后又在碱性催化剂作用下与甲醛进一步反应)的Resole型酚醛树脂的主要结构是各种取代的亚甲基桥(—CH_2—)。     

一种民机装饰用阻燃复合材料的研究

酚醛树脂是一种自身具有较好阻燃性能的树脂 ,但是它的固化产物性脆 ,固化工艺性较差 ,因而其用途受到了一定的限制。本文对酚醛树脂进行了改性 ,并制成玻璃纤维 /酚醛复合材料。重点对该复合材料进行了燃烧性能、烟密度、氧指数和燃烧后所析放的气体等进行了实验 ,并采用红外光谱、热失重动力学和扫描电镜等方法对其阻燃机理进行了分析。同时对其力学性能还进行了研究。结果表明 ,这种改性酚醛树脂体系的复合材料不仅具有非常好的阻燃性能 ,而且还有良好的力学特性 ,可用作民机内装饰材料     

两种复合材料层间脱粘问题的研究

高硅氧玻璃纤维布／酚醛树脂缠绕成型复合材料和碳纤维／酚醛树脂模压成型复合材料复合时，两者层间常出现严重脱粘。本文通过实验分析发现，导致两种复合材料层间脱粘的主要原因为高硅氧玻璃纤维布／酚醛树脂缠乌云 固化成型时的残余应力及中间层的影响。通过低固化温度、减慢升高速率，减少富树脂层厚度等措施有效地解决了层间脱粘问题。     

单向苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料性能的研究

制备了基于Cycom6070酚醛树脂的单向苎麻纤维增强复合材料,并研究了树脂、纤维及复合材料的热性能和力学性能.研究表明:将Cycom6070酚醛树脂在100℃固化1h,树脂的最低熔体黏度由0.1Pa·s变为3.6 Pa·s,适合预浸料的制备;由热失重曲线(TGA)可知:当温度升到200℃时,苎麻纤维失重约为8％;当温度升至200℃以上时,失重非常明显.经过偶联处理的苎麻纤维增强复合材料MU-62％的力学性能,均优于没有经过表面处理的纤维增强复合材料GU-62％的力学性能.电镜照片显示,纤维表面经过偶联处理后,很好地提高了复合材料中树脂和纤维界面的相容性.     

炔基酚醛树脂防热复合材料的研究

以碱为催化剂,通过间乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备出间乙炔基苯偶氮酚醛树脂简称炔基酚醛树脂(EPAN),采用该树脂制备了硅墓/炔基酚醛树脂复合材料.研究结果表明:该树脂浸胶工艺性好,固化反应活性高,制备出的复合材料高温力学性能保持率好、残碳率高.     

复材制件固化过程温度控制的探讨与实践

复合材料制件在成型过程中温度均匀性的控制,是影响产品各项力学性能的关键因素之一。通过对实际生产中典型碳纤维/环氧复合材料固化过程进行分析,分别从零件构型、工装结构和热电偶模拟方式3个方面对碳纤维/环氧复合材料制件固化过程热温度控制进行研究。分析得出该类复材制件固化时零件温度控制的一般规律,为后续同类型零件的温度控制研究打下基础。     

蜂窝浸胶-烘干-固化质量模型研究

通过试验测试研究了酚醛树脂溶液密度与固含量的关系,采用热失重分析法研究了固含量与烘干及固化后酚醛树脂质量的关系,建立了酚醛树脂溶液密度与固含量的关系式,提出了酚醛树脂烘干及固化质量模型.经试验验证,模型具有较好的重复性,计算值与实测值偏差在±2kg以内,相应的蜂窝块密度偏差可控制在±4.2％以内.     

炔丙基化酚醛树脂的合成

酚醛树脂具有阻燃、耐烧蚀等独特性能，在航天领域有广泛的应用。但其固化物具有脆性大，耐热氧化性差，贮存性不理想及不适于大部件的缠绕工艺等缺点限制了应用范围，从酚醛树脂分子结构和固化化学着手进行改性，正成为防热复合材料基体树脂研究的热点。本成果合成出新型自固化型含炔基酚醛树脂，     

模具材料线胀系数对复合材料固化变形的影响研究

为了研究模具材料线胀系数对复合材料固化变形的影响,面向复合材料零件热压罐固化成形工艺过程,针对复合材料成形模具材料与复合材料零件线胀系数不一致导致复合材料零件热固化变形的问题,研究了模具与复合材料零件相互作用关系,推导了模具对复合材料固化变形的理论模型,利用ABAQUS等仿真软件建立了模具温度场的数值模拟模型,并将模具热变形的模拟数据与复合材料零件变形的试验数据进行了对比分析。结果表明,不同材料模具型面各位置变形值与型面结构特征无关,与型面大小有关;模具材料与复合材料的线胀系数差异越大,复合材料零件变形量越大。     

复合材料的热-机械性能对固化过程中厚热固性复合材料层板中粘性、温度和固化程度的影响

热性能,如密度、比热和导热性与温度和固化程度有相互依赖关系。内部发热期限是固化的函数。通过非线性瞬间热转移有限元模型模拟固化过程。结果表明,在层板厚度增加时,温度和固化程度的计算明显受到导热性的影响。需要适当测量热性能,以便精确预测厚复合材料的温度、粘度和固化程度。另外还研究了纤维体积系数比率和装袋材料。加大纤维体积含量比,将降低层压板中心的最高温度。当厚度增加时,内外层压板间的粘度值的差明显增加复合材料的热-机械性能对固化过程中厚热固性复合材料层板中粘性、温度和固化程度的影响     

碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin加捻拉挤工艺及其性能

为了解决碳纤维/酚醛树脂体系Z-pin拉挤制品中的孔隙缺陷,实现耐烧蚀复合材料三维增强体的制备,在分析孔隙的形成与酚醛树脂的固化过程基础上,利用纤维加捻提高酚醛树脂固化压力进而改善Z-pin中的孔隙缺陷.研究表明:一定范围内,随着纤维捻度的增加,孔隙缺陷的尺寸与数量明显减少,Z-pin中树脂质量分数及可植入深度逐渐降低,而Z-pin抗压性能先提高后降低;碳纤维捻度为80捻/m时,Z-pin制品质量较好,树脂质量分数约为32%,可满足后续超声植入,常温下最大植入深度可达10mm.      

复合材料固化监控的最新发展——“红外传输光导纤维”技术

对复合材料固化过程的监控一直是复合材料研究生产中的一个重要环节,固化过头与固化不足都会严重影响复合材料的力学性能与热物理性能,造成复合材料构件报废。因此,对复合材料固化监控是确保复合材料构件质量的关键,国外对复合材料固化监控一直给予高度重视,近年来,并研制生产了利用“介电性能”和“超声衰减”等技术对复合材料的固化进行在位监控,并取得一定成效。     

基于原位红外光谱的热固性酚醛树脂固化过程研究

采用原位红外光谱测试方法,通过对同一样品在连续变温过程中的红外谱图分析研究热固性酚醛树脂在固化过程中的化学结构变化和固化行为。结果表明:该热固性酚醛树脂的固化过程主要存在两种反应,羟甲基与酚环上的氢之间的取代反应、羟甲基与羟甲基间的缩合反应,且取代反应早于缩合反应发生。随红外曲线的实时变化可知,羟甲基的缩合反应过程中有醚键形成,而羰基的出现与醚键的消失有关。通过对酚醛固化过程中基团变化的连续实时监测,可为热固性酚醛树脂的固化工艺的确定提供科学依据。     

电子束固化高模量纤维增强复合材料力学性能研究

用湿法缠绕工艺制备了M40／EB99—1预浸料，研究了电子束固化高模量石墨化碳纤维M40增强EB99-1环氧树脂复合材料的常规力学性能、耐热疲劳性能和热物理性能，并与M40／5228、M40/4211等热固化复合材料的性能进行了比较。实验研究表明，除了剪切强度稍逊于热固化M40/5228复合材料外，其它常规力学性能都优于热固化M40／5228、M40/211复合材料，表现了较好的综合力学性能。电子束固化M40／EB99—1复合材料经冷热交变循环后的性能明显优于热固化M40／5228、M40/4211复合材料，表现了较好的耐热疲劳性能。     

碳纤维/环氧树脂复合材料微波固化试验

采用微波固化技术,对碳纤维/环氧树脂复合材料NOL环试样进行固化试验研究。通过开展力学性能测试、电镜扫描及CT扫描,对比分析了热固化与微波固化试样宏观力学性能及微细观形态。结果表明:微波固化与热固化的固化机理不同,微波固化提高了固化反应速率,固化周期缩短了57%;微波固化试样的拉伸强度和层间剪切强度与热固化试样基本相当,但微波固化试样力学性能离散系数更小,碳纤维表面有更多的树脂基体粘附,这是由于微波固化的选择性加热造成的;微波固化试样孔隙率为0.78%～1.05%,稍低于热固化试样。     

飞机复合材料修理中固化技术的探讨

对飞机复合材料固化工艺中热固化、微波固化、电子束固化、紫外光固化等技术的机理和研究现状进行了分析对比。