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。     

改性热固性酚醛树脂热熔胶膜成膜工艺及其性能

针对低成本且环保的热熔预浸工艺,研制一种满足热熔工艺成膜性和高耐热性要求的改性热固性酚醛树脂(MPF)胶膜。采用流变仪和差示扫描量热仪,对MPF的固化反应特性和凝胶特性进行分析,利用粘度预测函数,建立粘度-温度-时间的函数关系模型,预测胶膜树脂的低粘度平台,可指导热熔MPF胶膜的制备及成膜性能研究。为保证树脂充分浸渍纤维,热熔预浸工艺树脂浸润纤维预制体的温度应在95~135℃(粘度小于1 000 mPa·s)。热熔法MPF胶膜的成膜温度在75~95℃(粘度范围在1 000~3 000 mPa·s),75℃条件下,MPF低粘度保持时间可达到120 min。固化后的MPF在1 200℃的氮气气氛中,残炭率可达到65%。此类新型热熔法MPF可为其在高性能树脂基复合材料领域的应用提供参考。     

民机内饰用阻燃环氧树脂及复合材料性能研究

合成一种无卤阻燃环氧树脂,并采用热熔法预浸工艺制备出玻璃纤维织物增强环氧树脂预浸料。通过DSC、流变仪等手段对树脂性能进行表征分析。将树脂与玻璃纤维织物进行复合制备预浸料并通过热压罐成型工艺制备复合材料,对复合材料的力学性能和阻燃性能进行表征分析。结果表明:该无卤阻燃环氧树脂及预浸料具有良好的工艺加工性,用其制备的复合材料试验件具有良好的力学性能和阻燃性能,垂直燃烧/水平燃烧、热释放速率、烟密度、烟毒性各项性能均可满足CCAR等适航标准的要求。     

RTM型耐烧蚀酚醛树脂性能研究

对一种可用于RTM工艺的酚醛树脂的成型工艺性能和浇铸体性能进行研究,采用流变性能测试、热失重分析、氧-乙炔烧蚀等方法进行表征。结果表明:树脂的低黏度平台(≤800 mPa·s)长,且65~80℃的适用期均大于2 h;树脂浇铸体在800℃N2氛围下残碳率为61.38%,线烧蚀率和质量烧蚀率分别为0.167 mm/s和0.065 4 g/s。说明这种树脂可用作RTM注射成型且适合作为烧蚀防热复合材料的基体。     

低线胀系数环氧灌封胶的改进与性能

胶黏剂中的填料可以有效提高粘接材料间的线胀系数匹配性,但是分散性和相容性也是需要注意的一个重要问题。本文对填料进行了表面化学改性,采用红外光谱法和元素扫描分析法对填料的改性效果进行了表征。测试结果表明,硅烷偶联剂在填料表面形成了接枝效果。改进后灌封胶的线胀系数从83.9×10~(-6)/K降低到41.8×10~(-6)/K,降低了约50.1%。工艺优化结果显示环氧灌封胶的灌封温度为60℃,操作时长可延长至3 h;固化工艺为65℃/2 h+105℃/4 h+135℃/2 h。     

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.      

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。     

Z-pin增强树脂基复合材料单搭接接头抗冲击性能

为了研究Z-pin增强树脂基复合材料接头的抗冲击性能,制备了Z-pin增强单搭接接头冲击试样。对比不同树脂体系Z-pin/层合板界面裂纹扩展,分别通过Z-pin拔脱试验和接头剪切试验研究Z-pin冲击后拔脱强度和单搭接接头冲击后剪切强度;结合有限元模拟和超声C扫描研究搭接面分层损伤情况。结果表明,相同冲击能量下,环氧Z-pin/环氧层合板界面抗冲击性更强,冲击能量越大,裂纹扩展越显著;Z-pin增强树脂基复合材料显著减小分层损伤面积,提高冲击后剪切强度,体积分数为1.5%、直径为0.5mm的Z-pin增强层合板分层损伤面积仅为40%,冲击后剪切强度的下降率仅为24.89%。随着Z-pin体积分数增加,搭接面损伤面积逐渐减小,冲击后剪切强度先增加后降低;随着Z-pin直径增加,层间损伤面积增加,冲击后剪切强度逐渐降低。Z-pin增强接头分层损伤模型模拟结果与试验结果基本吻合。      

紫外固化环氧树脂复合材料及其修补性能研究

为了推进紫外固化技术在树脂基复合材料的制备及结构修补中的应用,制备了紫外固化环氧树脂基复合材料并进行力学性能测试和微观组织分析。在此基础上,采用紫外固化复合材料对含人工缺陷的层合板试样进行了修补。结果表明,与热固化复合材料相比,采用紫外固化技术制备的复合材料具有良好的综合力学性能,复合材料中树脂基体与纤维之间结合良好;紫外固化复合材料制成的修补贴片对缺陷试样的修补效果显著,修补后试样的拉伸强度可以达到标准试样的84.1%,是缺陷试样的1.21倍。实验证明采用紫外固化复合材料修补贴片对缺陷进行修补是一种快速、有效的修补方法。     

激波管在酚醛树脂高温热解动力学研究中的应用

使用激波管作为加热手段,利用其加热速率快的优点,突破了传统方法在加热速率上的限制,研究了酚醛树脂在1400~1700K温度范围内的热解动力学.主要碳氢产物是甲烷、乙烯、乙炔和苯.通过对反应扩散过程的分析,考察了扩散对热解过程的影响.结果表明,实验中酚醛树脂的反应扩散过程迅速达到稳态,扩散影响可以忽略,首次获得了酚醛树脂在芳环开环热解机制下的热解速率常数.