石英纤维增强聚三唑树脂复合材料性能研究

本文研究了石英纤维增强的聚三唑树脂复合材料的固化行为、热性能、介电性能及力学性能。复合材料能够在80℃下固化成型,经过120℃/2h+150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+250℃/2h后处理,固化完全,玻璃化转变温度T g高达230℃,介电常数为3.8。力学性能随后处理温度升高而上升,至250℃时,弯曲强度和层间剪切强度分别为795MPa和61MPa,180℃时弯曲强度保留率达到59%。     

三维角联锁复合材料弯曲性能的热老化特征

研究了三维角联锁碳纤维复合材料未老化及90℃、110℃、180℃老化16 d的弯曲力学性能。对比三维角联锁复合材料弯曲-挠度曲线、破坏形态及SEM纤维特征,分析老化温度对复合材料弯曲性能的影响。通过环氧树脂DSC分析、红外光谱分析说明老化温度对树脂热学性质、后固化现象及分子结构变化的影响。结果表明:环氧树脂老化过程存在后固化和热降解两种竞争机制,90℃老化16 d的复合材料后固化作用突出,与未老化复合材料相比其弯曲强度增大;110℃老化16 d的复合材料热降解作用占优势,材料起始破坏弯曲强度略有下降;上述两者弯曲模量基本不变,而180℃老化16 d的复合材料热降解剧烈,树脂与纤维之间严重脱粘,材料弯曲强度明显下降,弯曲模量减小。     

后处理温度对EP/CF复合材料拉伸性能影响

采用模压成型工艺和拉挤工艺制备了加捻碳纤维增强环氧树脂(EP/CF)复合材料,利用微机控制电液伺服万能试验机和扫描电子显微镜研究了不同后处理温度对EP/CF复合材料的拉伸性能和断面微观形貌的影响。研究表明,相对于高温后处理下的EP/CF复合材料,室温后处理下的EP/CF复合材料的拉伸强度较优,其拉伸强度接近890 MPa;而随着后处理温度的升高,EP/CF复合材料的截面和表面显微硬度值呈先上升后下降趋势,当后处理温度为150℃时,其硬度值最优。随着后处理温度的上升,样品的断面形态由撕拉态变为剪切状态,整个断面转变为脆性断面,EP与CF之间的界面变差。较优后处理工艺为低温后处理;同时,常温固化剂下的EP和CF体系选择后处理工艺优化时,后固化温度应接近固化体系温度进行优化处理。     

弹性固化环氧树脂体系及其复合材料研究

制备了一种体育用品用弹性固化EP(环氧树脂)体系,并着重探讨了其与碳纤维制成的复合材料的相关性能。研究结果表明:弹性固化EP体系的相对最佳固化温度为113.5~147.0℃,95~110℃时固化度超过90%;复合材料的横向拉伸强度60.00 MPa、拉伸弹性模量≥8.20 GPa、弯曲强度≥1.50 GPa、弯曲弹性模量110.00 GPa和层间剪切强度82.00 MPa,经98℃水煮48 h后,复合材料的弯曲性能和层间剪切强度与国内外同类产品(150℃固化40 min)的性能相当;纤维表面有树脂附着,并且有部分树脂浸润纤维,说明该弹性固化EP体系与碳纤维之间的浸润效果良好。     

工艺因素对RTM成型聚酰亚胺复合材料性能的影响

采用低熔体粘度适用于液态成型的聚酰亚胺树脂研究了树脂传递模塑（RTM）工艺中树脂注射压力、注射流速、固化温度对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料性能的影响，以确定最佳的成型工艺参数。结果表明，随着注射压力增大，复合材料的玻璃化转变温度下降，层间剪切强度提高，弯曲强度略有提升。随着注射流速增加，复合材料玻璃化转变温度不变，层间剪切强度和弯曲强度降低。随着固化温度升高，复合材料的玻璃化转变温度升高，但固化温度达到400℃时，层间剪切强度和弯曲强度明显降低。根据树脂工艺性，综合考虑复合材料内部质量、耐热性和力学性能，采用注射压力1.2 MPa，注射流速15 mL/min以及固化温度380℃的成型工艺较优。     

高性能酚醛树脂/石墨双极板导电复合材料的制备

以酚醛树脂与石墨粉料为原料,通过热模压成形得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料.研究了酚醛树脂含量、石墨粒径和固化温度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响.结果表明随酚醛树脂含量的增加,导电性能降低,强度升高;随石墨粒径的增大,复合材料的导电性能和弯曲强度呈现先增大后减小的趋势;随固化温度的增加,导电性能出现明显波动,而弯曲强度呈先增大后减小的趋势;酚醛树脂质量分数为15%,石墨颗粒粒径为105 μm,固化温度为240℃时,导电复合材料的电导率和弯曲强度可达142 S/cm,61.6 MPa.     

温度对CF/VE复合材料等温固化过程及其性能的影响

用DMTA和DSC扫描了碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料在不同温度下的等温固化过程,然后再次用DSC扫描其后固化过程,用DMTA温度谱扫描其后固化前后的样条;制备碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料浇注体,测试其力学性能。结果表明,等温固化温度低时固化过程中有相分离现象,后固化能使90℃下等温固化复合材料的层间剪切强度提高55.64%,而对120℃下等温固化复合材料的层间剪切强度作用不大。     

热处理温度对苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料性能影响

将低成本的天然苎麻原麻纤维(RF)分成4组,取3组在氮气气氛中分别对其做150,180,210℃热处理,另一组不做处理。然后采用真空浸渍和模压成型的方法制成酚醛树脂/RF (PF/RF)复合材料。探究了RF不同热处理温度对PF/RF复合材料热稳定性、动态力学性能、拉伸性能、弯曲性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察其断裂面的形貌。结果表明,热处理RF能够提高复合材料的性能,当热处理温度为180℃时,复合材料的高温热稳定性最好;其储能模量、拉伸强度、弯曲强度和弯曲弹性模量最优,与未处理相比分别提高15.89%,28.5%,27.4%,16.72%;当热处理温度为150℃时,复合材料的拉伸弹性模量最优,与未处理相比提高了22.31%;热处理能够有效除去RF中的水分,使纤维与树脂结合更好。     

烯类化合物共聚改性双马来酰亚胺树脂的研究

针对环氧树脂改性双马来酰亚胺（BMI）树脂耐热性有较大降低的缺点,用端烯类化合物共聚的方法改性BMI树脂.采用的烯类共聚单体有3,3＇-二烯丙基-4,4＇二酚基丙烷（DABPA）、邻苯二甲酸二烯丙基酯（DAP）和环氧丙烯酸酯（VE）.改性BMI树脂浇铸体及其复合材料的性能研究表明,国产原料BMI/DABPA树脂的韧性低于Ciba-Geigy的XU292,但固化后处理温度降低了20℃.采用二胺扩链改性可提高BMI/DABPA树脂的韧性,适量的DAP能改善BMI/DABPA树脂的工艺性.VE改性BMI树脂的固化活性较高,最高固化温度可降低到180℃.VE改性BMI树脂与碳纤维的界面粘接良好,复合材料具有较高的耐热性,200℃下弯曲强度保持率在70%以上,短梁剪切强度保持率在60%以上.     

固化温度对苎麻纤维增强酚醛树脂的影响研究

采用热压成型法制备了苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料(RFRP),通过热机械分析、热重分析及扫描电镜研究了固化温度分别为130,155及180℃时RFRP性能的变化。结果表明,随着固化温度的升高,酚醛树脂固化更充分,130℃下固化2 h的RFRP的储能模量在0～180℃测试区间下降了21 MPa,155℃和180℃下固化产物的储能模量变化不大。苎麻纤维的加入提高了基体树脂的储能模量,155℃下固化2 h的RFRP的储能模量达到最高为37.33 MPa。SEM观察可见纤维与树脂结合紧密。随着固化温度的升高复合材料的残炭率提高,700℃时的残炭率最高可达44.13%,材料的热稳定性提高。     

CE/nano-SiO_2复合材料的RTM工艺条件

以CE(氰酸酯)树脂为基体,以硅烷偶联剂(KH-560)表面处理过的纳米二氧化硅(nano-SiO2)为改性剂,采用高速均质剪切法制备CE/nano-SiO2复合材料;然后以该复合材料体系的黏度、凝胶化时间、弯曲强度和玻璃化转变温度(Tg)为考核指标,采用单因素试验法优选出满足树脂传递模塑(RTM)工艺用复合材料体系的最佳工艺条件。结果表明:当w(nano-SiO2)=3%、工作温度为(90±10)℃、工作时间≤10 h、固化温度为110～200℃和后处理工艺条件为220℃/4 h时,复合材料在低温时具有良好的稳定性,在高温时具有良好的反应性,完全满足RTM工艺的基本要求。     

钝化2-乙基-4-甲基咪唑/环氧树脂低温固化体系研究

测定了三种α-甲基丙烯酸钝化2-乙基-4-甲基咪唑固化环氧树脂(EP)体系的凝胶时间及固化反应放热曲线,制定了EP固化体系的固化工艺条件,并对这三种EP固化体系的室温(20℃)储存特性及其浇铸体的综合性能进行了比较。结果表明:这三种EP固化体系均可在80℃时快速固化,浇铸体的固化工艺条件为80℃/4 h;当m(E-51)∶m(Eg-031)∶m(固化剂)=25∶25∶2时,EP固化体系预浸料具有最长的储存期(15 d),是综合性能优良的低成本复合材料制造用基体树脂,其弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和热变形温度分别为109.3 MPa、3.0 GPa、7.76 kJ/m2和125℃。     

一种低温固化的环氧树脂/碳纤维的制备及其性能研究

选用三乙烯四胺(TETA)、甲基六氢苯酐(MHHPA)、间苯二甲胺(MXDA)作为环氧树脂(EP)的固化剂,制备了一种固化温度为80℃的EP.研究表明,温度为80℃时,MHHPA不能单独固化该EP.少量的TETA或MXDA能够促进MHHPA对EP的固化,研究证明MHHPA和TETA或MXDA间生成了酰胺,TETA或MX...     

高性能、低成本复合材料用环氧体系的研究

通过凝胶化测试和示差扫描量热分析(DSC)研究了CYD128环氧树脂/部分钝化间苯二甲胺固化体系的反应特性,测试了该体系浇铸体的力学性能和耐热性。设计了一种新型低成本真空辅助传递模塑(VARTM)成型工艺并研究了该成型工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,浇铸体弯曲强度可达131.0 MPa,拉伸强度71.8 MPa,拉伸模量3.1 GPa,冲击强度37.5 kJ/m2,玻璃化温度(Tg)98.1℃。使用新工艺得到的复合材料力学性能优异,其中连续玻璃纤维、连续碳纤维增强复合材料弯曲强度分别达到950.2 MPa、1 097.4 MPa。     

高性能环氧树脂浇铸体研究

采用多官能缩水甘油胺型环氧树脂为基体,甲基四氢苯酐(MeTHPA)为固化剂,BH-1为促进剂,制备了环氧树脂浇铸体。研究了该体系的凝胶时间,粘度随温度的变化和固化特性,确定了最佳固化工艺,并对浇铸体进行了弯曲和拉伸等力学性能测试。结果表明:体系最佳固化条件为80℃/2 h+100℃/1 h+120℃/1 h,然后在150℃下后处理2 h。浇注体弯曲强度和拉伸强度分别达到202 MPa和99.9 MPa,弯曲模量和拉伸模量分别达到4.26 GPa和3.48 GPa,玻璃化转变温度为160.85℃,具有较低的粘度、良好的浸渍性,耐热性和优异的力学性能。     

固化温度对缓凝黏合剂固化时间和强度的影响

为研究固化温度对缓凝黏合剂固化时间和强度的影响,将缓凝黏合剂在固化温度分别为25、45、65、85 ℃的条件下养护。通过邵氏硬度试验研究了3种缓凝黏合剂在不同固化温度条件下的固化速率,测试了缓凝黏合剂在不同固化温度条件下的拉伸剪切强度、抗折强度和抗压强度。结果表明,固化温度越高,缓凝黏合剂固化时间越短,以25 ℃为基准,45 ℃条件下的固化时间缩短约50 %,45 ℃以上,温度每升高20 ℃,固化时间缩短约10 %;以25 ℃条件下的强度为基准,缓凝黏合剂在不同固化温度条件下拉伸剪切强度的变化率在6 %内,抗折强度的增加率在6 %~45 %,抗压强度的增加率在9 %~50 %。     

环氧灌封料固化反应动力学及其性能研究

采用非等温示差扫描量热法(DSC)研究了环氧树脂(E-51)/甲基四氢苯酐/DMP-30/球形SiO2体系的固化反应动力学,采用Kissinger法和Crane公式对体系的DSC数据进行了处理,获得了固化反应动力学参数,确定了固化工艺。同时通过力学性能和热性能测试研究了球形SiO2添加量对复合材料性能的影响。结果表明,SiO2质量分数为10%的体系其起始固化温度为109.7℃,峰顶固化温度为134.8℃,终止固化温度为154.3℃;较好的固化工艺为100℃/2 h+140℃/2 h+160℃/2 h。该体系反应级数n=0.917,表观活化能Ea=78.52 kJ/mol。当SiO2添加量为30%时,其弯曲强度达到最大值97 MPa,同时热分解温度达到最大值332℃,试样热膨胀系数也明显降低。     

开环聚合酚醛树脂复合材料的研究──ALPF3-EGF层压板的研制

采用低分子量可溶性酚醛树脂合成了一种新型的苯并噁嗪中间体（ＡＬＰＦ３）树脂溶液,制备了高性能的玻璃布层压板。采用凝胶时间测定、差热分析和热重分析等方法研究了树脂的固化行为和热稳定性,确定了较为合理的玻璃布浸胶、烘焙和压制工艺,测试了玻璃布层压板的一般性能。结果表明,ＡＬＰＦ３树脂溶液及浸胶玻璃布贮存期长、工艺性好;玻璃布层压板性能优良,玻璃化转变温度达２８０℃,常态和１８０℃的弯曲强度为４６３ＭＰａ和３８０ＭＰａ,保留率达８２％。适用于１５５～１８０℃用的耐高温结构材料和电绝缘材料。     

呋喃/环氧/胺类固化剂共混体系的固化反应机理及性能研究

采用溶液法制备了呋喃/环氧树脂/胺类固化剂的共混物。采用粘度测试仪、DSC、FT-IR、力学测试仪、SEM对共混体系的加工性、固化反应机理及固化后样品的力学性能及机理进行了研究。研究结果揭示了共混体系的固化反应机理,发现在共混体系中呋喃树脂与部分环氧树脂可以在180℃附近反应,剩余部分环氧树脂需要在更高的温度下才能进一步完全反应。共混体系具有优异的力学性能,且随着共混体系中环氧树脂含量的增多在逐渐升高,其中弯曲强度最高达到113 MPa,弯曲模量最高达到4129 MPa,冲击强度最高达到19.1kJ/m~2。对冲击断口形貌进行观察,发现共混体系浇铸体具有相分离结构是性能优异的主要原因。     

次中温环氧树脂固化剂(8104)的性能研究

本文研究了一种次中温环氧树脂固化剂（８１０４）的工艺性及其固化物的性能。试验结果表明：８１０４固化剂可在５０－８０℃下固化环氧树脂;与环氧树脂的混合物在室温下的适用期大于１０ 小时;固化物具有极好的韧性、良好的耐湿热性能和力学性能。因此,８１０４可用于大面积和大体积的环氧树脂固化施工,也可作为模具树脂、涂料及结构材料的固化剂。