温度条件对碳纤维上浆剂与双马树脂反应及其复合材料界面粘结的影响

为了研究工艺温度对复合材料界面的调控作用,设计采用三阶段固化工艺(即扩散、固化和后固化),考察了不同温度制度下3种碳纤维/双马树脂(BMI)复合材料界面粘结性能的变化规律。采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)深入分析了上浆剂对纤维表面粗糙度和化学特性的影响,研究了上浆剂的反应活性及其与双马树脂的反应性,采用微珠脱粘方法测试了碳纤维/树脂的界面剪切强度(IFSSs)。结果表明,200℃处理2h后3种碳纤维上浆剂均发生部分反应,并且170℃,2h后上浆剂均与双马树脂发生化学反应。对比不同温度条件可以发现后固化阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度影响显著,未经后固化的复合材料界面性能最低;110℃和140℃恒温扩散阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度的影响不明显。同种温度条件下,CF1和CF3上浆剂与双马树脂的反应程度高于CF2,相应的CF1和CF3与双马树脂的界面剪切强度较高,表明上浆剂与双马树脂间的化学反应程度是影响其界面粘结性能的主要因素。该研究结果对我国碳纤维上浆剂的研制具有参考价值。     

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。     

乙炔封端聚异酰亚胺树脂固化特性研究

采用差示扫描量热(DSC)和原位傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术对乙炔封端聚异酰亚胺树脂固化特性进行了研究.利用原位动态和等温条件下的FTIR可以区分树脂单体中异酰亚胺-酰亚胺异构转变和乙炔基交联固化反应并确定各自的温度范围.异酰亚胺-酰亚胺的异构转变的反应温度低于乙炔基交联反应,原因是乙炔基交联固化反应的活化能为1...     

树脂基复合材料制造过程温度变化模拟研究

本文在树脂基复合材料树脂基体固化动力学研究的基础上,将固化反应热通过固化反应动力学方程引入热传导方程,模拟实际工艺条件建立了复合材料固化过程的温度分布模型,将模拟计算值和实际测量值进行了比较,发现所建立的复合材料制造过程温度分布模拟技术可以准确模拟环氧和双马复合材料在制造过程中的温度变化.     

含醚结构双苯并环丁烯树脂的合成与性能

以4-溴苯并环丁烯为封端剂,在氯化亚铜催化下,与双酚A和双酚N发生亲核取代反应,合成了两种双苯并环丁烯封端的含醚单体BCB-1和BCB-2。两种单体的熔融温度低于100℃,在100-200℃熔体黏度低于1 Pa.s,表现出宽的加工窗口和良好的成型工艺性能。BCB-1和BCB-2两种树脂固化物的Tg分别为269和232℃,T5d5%分别为450和433℃,介电常数分别为2.88和2.58,损耗因子分别为8.4×10-3和2.7×10-3,表现出良好的耐热稳定性和优异的介电性能。其中BCB-2树脂由于在分子结构中引入了具有低摩尔极化度的大体积侧基—CF3,因此表现出更低的介电常数和损耗因子。     

固化工艺对碳-环氧复合材料性能的影响

树脂基复合材料的固化成型,通过树脂的固化反应完成。固化工艺诸参数主要根据树脂特性确定,并受固化过程中其它工艺因素的影响。本文对国产碳纤维增强648环氧树脂复合材料的固化工艺进行了研究。     

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。     

聚酰胺固化有机硅改性环氧树脂研究

研究了一种有机硅改性环氧树脂的固化反应。利用红外光谱法分析了树脂的组成结构,固化剂的选择及其用量的确定,并利用DSC对固化反应动力学进行了研究,计算出了固化反应的动力学常数,对固化反应的机理进行了分析。结果表明:该有机硅改性环氧树脂是由苯基硅树脂与E型环氧树脂相互反应而合成的,可采用聚酰胺在室温下进行固化,固化反应主要发生在环氧基与伯胺之间,反应的表观活化能为67.555 kJ/mol,频率因子为1.48×106s-1。本研究可为该有机硅改性环氧树脂成型工艺的制定提供理论指导。     

多炔基加成固化型高残碳酚醛树脂的制备与性能

以碱为催化剂,通过问乙炔基苯基重氮硫酸盐和酚醛树脂间的偶合反应,制备了间乙炔基苯偶氮酚醛树脂(EPAN).树脂的固化由乙炔基的热加成反应实现,无需外加固化剂.该树脂具有固化反应活性高,耐热性好,残碳率高的特点.为了进一步改善该树脂的工艺性,合成了炔丙基基团官能化的乙炔基苯偶氮酚醛树脂(PEPAN),研究了该树脂的工艺性、固化行为以及热性能.研究结果表明,与EPAN相比,树脂的工艺性得到进一步提高,加工窗口明显变宽,树脂固化物的耐热性明显提高,其5%失重温度(Td5)约为432℃,800℃残碳率约为74%.     

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。     

LT-01A低温固化环氧树脂体系流变特性研究

采用锥板流变仪对LT-01A低温固化环氧树脂体系的流变行为进行了研究,以Arrhenius 1级反应流变模型为基础分别建立了等温和动态固化条件下的流变特性方程,并模拟实际固化工艺的温度历程对所建立的流变特性方程进行了验证,结果表明所获取的流变特性方程可准确地反映实际固化工艺过程中树脂体系的流变行为.     

RTM工艺成型复合材料树脂固化过程残余应变监测研究

提出了RTM工艺树脂固化过程残余应变布拉格光栅传感器检测新方法。通过光纤光栅波长偏移与温度和固化时间之间的关系测试,得到了树脂固化过程中残余应变的变化历程,成功实现了RTM工艺树脂固化过程中残余应变的在线监测。实验结果表明,在降温过程中,残余应变的变化与温度的变化呈线性关系,这为复合材料层合板的残余应力分析提供了实验依据。     

双酚A型环氧树脂紫外光固化工艺及其力学性能

为了推进紫外光固化技术在环氧树脂及其复合材料制备中的应用,以双酚A型环氧树脂E51为基体,采用自行研制的紫外光设备固化,利用红外光谱法测定固化后树脂的固化度,研究了树脂体系中光引发剂和稀释剂含量对树脂固化速率的影响以及环氧树脂的紫外光固化特性,获得的树脂体系的最优配方为：双酚A型环氧树脂E51:活性稀释剂660A:光引发剂1176=100:10:5（质量比）,并对紫外光固化树脂浇铸体的力学性能进行了测试,其拉伸强度和模量分别可达到32.34 MPa和1.80 GPa,弯曲强度和模量分别为60.64 MPa和1.73 GPa。结果表明,紫外光固化速率随树脂体系中光引发剂含量的增加而上升,随活性稀释剂含量的增加先上升后下降;与传统热固化相比,紫外光固化不仅可以大幅度缩短树脂体系的固化时间,同时,制得的树脂浇铸体具有良好的综合力学性能。研究结果对紫外光固化技术在实际生产中的应用具有重要意义。     

一种高温固化环氧树脂性能研究

研究了BC2526树脂的固化工艺、动力学参数、复合材料耐热性和力学性能。通过热分析确定了树脂的基本固化工艺,采用K issinger和Ozawa方法计算出树脂的表观反应活化能,其平均值为91.86kJ/mol,结合Crane公式求出反应级数为0.940。还讨论了碳纤维复合材料的耐热性和复合材料力学性能。     

耐高温有机硅树脂的合成及其耐热和固化性能研究

以甲基和苯基氯硅烷为单体,采用水解缩聚的方法合成有机硅树脂,并对影响有机硅树脂合成的有关因素进行了研究。结果表明,当水解温度为70℃,控制水用量n(H2O)／n(c1)在8:1-5:1的范围内时,可合成出易溶于甲苯的有机硅树脂。红外光谱(IR)显示,合成的硅树脂含有端羟基。采用热失重法(TG)、热失重的微分曲线法(DTG)和马弗炉烧蚀试验研究有机硅树脂耐的热性能和室温固化性能,并对KH-CL和三乙醇胺两种室温固化剂对硅树脂的耐热性能的影响进行了对比研究。结果表明,在氩气气氛下,硅树脂具有很高的耐热性能,它的起始分解温度为400℃,热失重主要由400-500℃时"解扣式"降解和500℃之后的"重排"降解引起。但在空气气氛下,由于有机基团的氧化分解,硅树脂的耐热性有所下降。KH-CL可使硅树脂在室温条件下固化,固化后硅树脂的耐热性能提高。     

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。     

MT300/802双马树脂基复合材料固化工艺及高温力学性能

采用热分析方法研究高活性802双马树脂的固化反应动力学特征,分析树脂固化度与固化温度、固化时间的关系,确定树脂固化制度150℃/1 h+180℃/2 h+200℃/4 h,制得MT300/802复合材料200℃固化T_g达到325℃,而相同固化温度XU292双马树脂T_g仅为234℃。进一步考察MT300/802复合材料室温、230、280及300℃的力学性能,结果表明,复合材料单向板280℃弯曲强度保持率达到了57%,300℃弯曲强度仍达到1 094 MPa,室温及高温层间剪切强度及面内剪切强度也表现出较高的性能水平,高活性802双马树脂及其复合材料固化温度相对较低而使用温度较高,能够满足航天领域耐高温主承力结构的应用要求。     

邻苯二甲腈基联苯型酚醛树脂的制备与性能

以碱为催化剂,通过联苯型酚醛树脂与4-硝基邻苯二甲腈之间的亲核取代反应,制备了邻苯二甲腈基联苯型酚醛树脂(PBN).流变性能测试结果表明,PBN树脂在180 ～ 300℃,黏度＜400 mPa·s,表明该树脂具有优良的加工性能.DSC测试结果表明,PBN树脂的固化温度为280～450℃,固化反应峰值温度为377℃,固化放热约为187 J/g.该树脂表现出优良的耐热性,其储能模量起始下降温度高于450℃,Td5约为529℃,氮气氛围、900℃残碳率约为78％.     

N,N,N'',N''-四炔丙基-4,4''-二氨基-二苯甲烷的热固化反应及其固化产物的热稳定性研究

初步研究了N，N，N’，N’-四炔丙基-4，4’-二氨基-二苯甲烷（TPDDM）的热固化反应。通过DSC分析其固化行为特征。FT-IR观察了它固化过程中特征官能团变化，对比了其在空气中和氮气中固化行为的差异，发现在空气中固化产物出现1733cm^-1的峰，推断是被氧化所致，并通过DSC和FT-IR确定了固化条件。利用TGA技术考察了该固化产物在空气中和氮气中的热稳定性。结果表明：在空气中固化产物起始失重率为5％的分解温度为414．4℃，高于在氮气中的392．8℃。TPDDM的固化产物在氮气中700℃残碳率为53．9％，在空气中全部分解。     

氧化-还原固化体系对丙烯酸酯胶粘剂固化反应影响的研究

利用差示扫描量热法(DSC),对未加氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB1和加入氧化-还原固化体系的丙烯酸酯胶粘剂HCB2进行热分析,确定两种不同胶粘剂的固化温度范围,并利用Kissinger,Ozawa和Crane方法计算出HCB1胶粘剂和HCB2胶粘剂的固化反应表观活化能和反应级数,研究和探讨氧化-还原固化体系在丙烯酸酯胶粘剂固化反应中所起到的作用.试验结果表明采用氧化-还原反应的固化体系,可以降低丙烯酸酯胶粘剂固化反应的固化温度和固化反应的表观活化能.