耐高温拉挤环氧树脂及其复合材料性能研究

本文研究了改性多元缩水甘油胺型耐高温环氧树脂的固化动力学,分析了该树脂体系的浇注体性能,制备了碳纤维拉挤复合材料,并通过热机械分析(DMTA)考察了树脂浇注体及其复合材料的动态热机械性能.结果表明,树脂体系的凝胶化温度与固化温度相差较小,固化反应放热集中,适合于快速拉挤成型;其复合材料具有优良的耐高温性能,玻璃化温度(Tg)达到210℃以上.     

复合材料压力容器的树脂体系的固化动力学研究

本文采用非等温DSC方法对碳纤维增强复合材料压力容器的树脂体系进行固化动力学研究。应用Malek方法处理实验数据,得到此树脂体系机理函数服从一个二参数(m,n)的自催化模型,其中活化能通过Ozawa法得到。通过温度场模拟结果与试验值比较,验证本文建立的动力学模型的可靠性。因此,可为复合材料压力容器固化成型过程中瞬态温度场的模拟提供必要子模型。     

紫外光固化树脂及其复合材料研究进展

纤维增强树脂基复合材料(FRP)多采用热固化方式成型,成型周期长,无法满足汽车等领域复合材料结构快速、高效的生产要求。树脂紫外光固化技术具有固化速度快、生产效率高、环保节能等显著优势,可满足FRP大规模工业化生产要求。综合近年来紫外光固化树脂及复合材料领域的研究热点,主要从反应原理、固化动力学、树脂及配方研究、光固化复合材料成型工艺及应用等领域介绍目前的研究现状,对紫外光固化树脂及复合材料的未来发展进行简要展望。     

乙烯基酯树脂/热膨胀微球复合体系的固化过程研究

乙烯基酯树脂基复合材料的固化是成型过程关键步骤之一,涉及到模具结构、模压工艺的确认等。本文采用差示扫描量热法(DSC)在不同的升温速率分别研究了纯树脂以及加入热膨胀微球以后的固化行为。利用Kissinger方程和Crane方程对DSC测试数据进行分析,计算得到复合体系固化反应的表观活化能Ea、指前因子A、固化反应级数n等固化动力学参数。此外,利用外延法确认了固化温度,为固化工艺提供了依据。     

真空辅助树脂灌注配套基体树脂的制备及性能

针对真空辅助成型技术(VARI)对基体树脂的特殊要求,结合航空材料对性能的高要求,研制了BA9912中温固化环氧树脂体系。采用VARI工艺制备了G0827/BA9912复合材料,测试了BA9912树脂浇注料及其复合材料的力学性能和耐热性能,并与国内外同类树脂进行了适当的比较分析。分析测试结果表明,BA9912树脂具有良好的力学性能、耐热性能和工艺性能,能够满足VARI成型工艺要求,适合在航空航天领域中应用。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

耐高温树脂的固化动力学分析及其力学性能

本文对一种耐高温环氧树脂体系进行了固化动力学研究,计算出该树脂体系的活化能为70.62kJ/mol、反应级数为0.93,并得到该体系的反应速率常数方程和动力学方程式,确定了树脂体系的固化工艺。还制备了T700碳纤维单向板,并对其力学性能进行测试。结果表明,该树脂体系具有优良的耐热性（树脂固化物的Tg达到218℃）、反应活性高,适用于快速成型固化工艺,其复合材料具有良好的力学性能。     

SCRIMP用原位分相增韧中温环氧树脂体系制备及复合材料性能

针对复合材料真空辅助树脂浸渍模塑技术(SCRIMP)对树脂体系要求进行配方设计及性能测试。采用动态差示扫描量热(DSC)法,运用Kissinger动力学方程研究了基础树脂的固化反应动力学。通过添加QS-VA-3型原位分相型增韧剂,改善了基础树脂脆性,依据力学性能测试结果确定最佳添加量。对增韧环氧树脂体系进行等温/非等温黏度特性研究,确定了SCRIM P灌注成型过程的适用期,并使用该技术成型了增韧环氧树脂体系/单向玻璃纤维布复合材料试样,发现与玻璃纤维复合后具有强度高、界面性能好及低电压绝缘性能良好特点,但牺牲了高电压环境下绝缘性能。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

研究了WBS-3环氧树脂固化体系的反应特性,分析了该固化体系浇铸体的性能;并以碳纤维(T-700S)为增强材料,采用手糊成型螺栓加压工艺制备了WBS-3/T-700S复合材料,研究了复合材料的常温力学性能、高温力学性能、水煮后力学性能和动态力学性能,并对弯曲断面进行分析。研究结果表明,WBS-3树脂基体黏度低、适用期长且韧性好,适合于手糊成型、缠绕成型等低成本制造工艺;由此制得的WBS-3/T-700S复合材料具有优良的力学性能和耐高温性能,其弯曲强度为1434MPa,拉伸强度为1972MPa,剪切强度为76.1MPa,玻璃化温度(Tg)超过210℃;该WBS-3/T-700S复合材料具有很好的界面粘接性(树脂对纤维的浸润性良好)、较低的空隙率且纤维分布均匀。     

SiO_2/CE/BMI复合材料固化反应动力学的研究

通过示差扫描分析法(DSC)研究了SiO2/氰酸酯树脂(CE)/含有活性稀释剂的双马来酰亚胺树脂(BMI)复合材料的固化动力学,求得其固化工艺参数为:凝胶温度87.13℃,固化温度137.27℃,后处理温度203.58℃;用Kissinger法和Ozawa法求得其固化动力学参数为:表观活化能6.692kJ/mol,反应级数1.493,Arrhenius方程中的频率因子11.9445s-1。与CE/BMI体系对比表明,SiO2的加入可以降低CE/BMI体系的活化能,使其固化反应可以在较低温度下进行。     

真空袋成型复合材料体系固化动力学及性能研究

对真空成型复合材料树脂基体VB-90进行了固化动力学研究,获得了树脂的固化动力学方程,并进行了试验验证,结果表明：所获得的固化动力学方程能够很好的描述树脂的固化行为,为复合材料的工艺优化研究提供了理论依据;考察了真空成型工艺下VB-90／T700复合材料的性能,结果表明：真空袋成型复合材料孔隙率低于1％,常温层间剪切强度达到76．5MPa,90℃湿态条件下层间剪切强度和弯曲强度保持率均在55％以上,该复合材料可以满足90℃温度下长期使用。     

快速RTM成型工艺用环氧树脂化学流变及固化行为研究

针对快速RTM成型工艺对树脂性能的要求,研究了环氧树脂的化学流变行为和固化行为。根据其流变行为,发现采用双Arrhenius黏度模型方程可以有效预测树脂的成型工艺窗口;根据其固化反应行为,通过Malek方法,确定树脂体系的固化反应为自催化反应,采用Sestak-Berggren双参数自催化动力学模型对其固化行为进行分析,发现模型曲线与实验曲线基本吻合。研究结果为快速RTM成型工艺参数的确定提供技术基础和理论依据。     

编织结构复合材料RTM成型流场仿真模拟

针对航空发动机用编织结构复合材料树脂传递模塑料(RTM)成型工艺,开展了增韧树脂基体的工艺特性及编织结构预制体的渗透特性研究,并结合PAM–RTM软件对RTM成型工艺方案进行了研究,研究结果表明,1304增韧环氧树脂RTM成型的工艺窗口期仅有25 min,8步法编织结构经向渗透率远大于纬向和Z向渗透率。通过PAM–RTM软件对RTM成型树脂注射流道和工艺参数进行设计,获得了航空发动机用高韧性编织结构复合材料RTM成型工艺方法。     

碳纤维复合材料发动机壳体用高性能树脂基体的研制

在综合考虑树脂黏度、力学性能、耐热性能的基础上。开发了适用于碳纤维复合材料火箭发动机壳体温法缠绕成型工艺用耐高温和韧性环氧树脂基体。用差示扫描式量热法(DSC)、傅里叶红外光谱FT—IR等分析技术对该韧性树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物的性能和复合材料的性能进行了系统的研究。结果表明，该韧性树脂基体黏度低，适用期长，韧性好，与碳纤维界面粘接强度高，所制得的复合材料火箭发动机壳体纤维强度转化率高。为今后相关方面的研究指明了方向。     

我国树脂基复合材料成型工艺的发展方向

介绍了我国树脂基复合材料成型工艺已陈旧过时、必须更新换代的原因；RTM和辐射固化(主要有EB、UV固化)的优越性；得出的结论是，树脂基复合材料的最佳成型技术是RTM成型 EB(或UV)固化技术。     

间苯二甲酸二缩水甘油酯固化动力学的研究

以DSC为主要测试手段,对间苯二甲酸二缩水甘油酯(DGPA)的不同固化体系进行了研究,得出了固化曲线,并根据经验公式求出了DGPA的固化动力学参数。结果表明,DGPA树脂因固化剂不同,固化动力学参数存在较大差异,其固化活性低于DER331树脂;此外,对于不同固化体系,不同升温速率下,固化剂活性对固化物玻璃化温度影响较大,固化剂活性越高,玻璃化温度越低。     

电子束固化碳纤维缠绕复合材料性能研究

结合压力容器缠绕成型工艺,研究了电子束固化树脂体系的工艺性能、固化参数及力、热性能;在国内首次采用电子束固化技术制备了T700碳纤维复合材料压力容器并通过水压试验验证。试验结果表明:电子束固化环氧体系(EB-1)具有较好的工艺性能和力学性能,耐热性能优良,达到191. 4℃;采用电子束固化工艺制备的T700碳纤维/EB-1复合材料NOL环的拉伸强度为2020 MPa,层间剪切强度为68. 9 MPa;制备的150 mm压力容器的特性系数PV/Wc为44 km,达到了目前同类热固化复合材料的水平,固化周期仅为热固化复合材料的1/15。     

基于连续编织-缠绕-拉挤成型工艺的复合材料直管固化研究

根据复合材料固化成型原理,建立采用连续编织-缠绕-拉挤成型工艺生产的复合材料直管的传热模型以及固化动力学模型,利用有限元软件ANSYS和APDL语言开发复合材料直管固化过程数值模拟程序,以三维复合材料直管为模型进行固化数值模拟仿真,从而分析不同参数对采用连续编织-缠绕-拉挤成型工艺复合材料直管固化成型过程中的温度与固化度的影响。通过对复合材料直管模型进行固化数值模拟仿真分析可以得到工艺参数(如初始温度、加温历程、拉挤速度等参数)对固化过程的影响规律。对应用连续编织-缠绕-拉挤成型工艺生产的复合材料直管进行在线温度测试,测试结果表明数值模拟与实际生产工艺贴合,对实际生产有指导意义。     

改性双马来酰亚胺树脂体系固化反应动力学参数的测定

用PERKIN—ELMER公司的DSC—7仪器测定了改性双马来酰亚胺树脂体系的固化反应。根据DSC测试原理和Arrhenius公式建立的固化反应动力学方程,借助DSC—7动力学软件,求出该树脂体系的固化反应动力学参数—Ea、n、z。利用已得到的动力学参数,进一步预测其固化反应程度(a)、固化反应温度(T)和固化反应时间(t)三者之间的关系。并求出该体系的凝胶化温度(Tgel)、固化温度(Tcure)和后处理温度(Ttreat)的近似数值。     

水处理用高性能压力容器的材料和性能设计

对一种水处理用高性能压力容器的复合材料体系进行了研究,首先采用差示扫描热分析(DSC)的方法,分析了树脂基体的固化过程,确定了树脂的反应动力学和固化温度,以此为基础,制作了树脂基体和复合材料的力学性能测试用试件,测试试件的性能,根据测试结果,采用网格理论对复合材料压力容器的结构进行设计,最终得到具有较高设计性能的水处理用压力容器。