多壁碳纳米管对苯并口恶嗪树脂固化反应的影响

苯并口恶嗪树脂作为新的热固性材料需要较高的温度进行凝胶和固化。碳纳米管可以催化苯并口恶嗪树脂的固化反应。文中采用差示扫描量热仪(DSC)通过动态DSC分析及恒温DSC分析研究了不同质量分数的碳纳米管对苯并口恶嗪树脂固化的催化效果。结果表明,加入过量的纳米管会导致反应活化能和指前因子增加,这意味着其阻碍了固化反应。2%的碳纳米管对苯并口恶嗪树脂固化有最好的催化效果,表现为固化的活化能由275.83 kJ/mol降至51.97 kJ/mol。     

RTM用苯并(恶)嗪树脂基碳纤维复合材料的性能研究

针对RTM成型工艺对基体树脂的特殊要求,结合MA型苯并(噁)嗪树脂耐烧蚀、高性能的特点,对制造高强度苯并(噁)嗪树脂基碳纤维复合材料进行了研究.系统考察了基体树脂体系的工艺性能、固化反应行为以及力学性能.结果表明:该树脂体系在95～115℃温度区间内至少有350min的低黏度(≤500mPa·s)时间作为工艺开放期,符合RTM成型工艺要求;树脂体系的玻璃化转变温度在223℃;RTM苯并(噁)嗪树脂基碳纤维复合材料的空隙含量仅为0.23％,树脂浇铸体和碳纤维复合材料的常规力学性能优异.MA型苯并(噁)嗪树脂完全可以采用RTM工艺成型高性能复合材料.     

苯并噁嗪树脂流变特性及工艺窗口预报研究

苯并噁嗪树脂是一种适宜RTM工艺的新型耐烧蚀开环聚合酚醛树脂,本工作对该树脂的流变特性进行研究.在粘度实验和DSC热分析实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的化学流变模型.模型可揭示树脂在不同工艺条件下的粘度变化规律,定量预报树脂的低粘度平台工艺窗口,为该树脂RTM工艺窗口的确定以及RTM工艺参数优化提供了的科学依据.     

影响酚醛型苯并口恶嗪软化点的结构因素

合成了分子量不同的酚醛树脂预聚体,以此为多元酚基体采用悬浮法通过控制苯酚与苯胺的摩尔配比合成了一系列苯并口恶嗪环状结构含量不同的酚醛型苯并口恶嗪中间体树脂(P-BOZ),并用FT-IR和1H-NMR对其结构进行了表征,用环球法对其软化点进行了测量。研究表明,P-BOZ的软化点随酚醛树脂预聚体分子量的增加而提高,随苯并口恶嗪环状结构含量的增加而降低,这一现象与分子间酚羟基的氢键作用有关。因此,通过分子设计可以提高其软化点。     

DOPO对苯并口恶嗪树脂的阻燃改性

采用9,10-二氢-9-氧杂-10-磷菲-10-氧化物(DOPO)与二苯甲烷二胺型苯并口恶嗪(BOZ-M)混合,制备了固化浇铸体。采用差示量热扫描(DSC)、动态机械分析(DMA)、垂直燃烧试验、热失重分析(TGA)及扫描电镜(SEM)对浇铸体性能进行了分析和研究。结果表明,DOPO可以和苯并口恶嗪树脂发生开环加成反应,进而将DOPO分子结合到聚苯并口恶嗪树脂的网络结构中;当DOPO的含量大于5%,即可以使聚苯并口恶嗪树脂的阻燃性达到UL-94V0级;DOPO的加入,降低了聚苯并口恶嗪树脂的交联密度和玻璃化转变温度,但提高了它的高温残炭量。     

以双酚A为基础的双苯并口恶嗪中间体的开环固化反应动力学研究EI

利用ＤＳＣ研究了以双酚Ａ为基础的双苯并口恶嗪中间体（ＢＰＡＡＬＦ）在不同催化剂条件下的固化反应及动力学参数。研究结果表明，加入酸性催化剂后，能显著降低苯并口恶嗪环的开环聚合温度、降低反应活化能，使热开环的二级反应转变为酸性催化条件下的一级反应。     

以双酚A为基础的双苯并口恶嗪中间体的开环固化反应动力学研究

利用ＤＳＣ研究了以双酚Ａ为基础的双苯并口恶嗪中间体（ＢＰＡＡＬＦ）在不同催化剂条件下的固化反应及动力学参数。研究结果表明，加入酸性催化剂后，能显著降低苯并口恶嗪环的开环聚合温度、降低反应活化能，使热开环的二级反应转变为酸性催化条件下的一级反应。     

苯并口恶嗪/环氧树脂/酚醛树脂共混体系的催化固化行为研究进展

苯并口恶嗪/环氧树脂/酚醛树脂三元共混体系在一定程度上克服了苯并口恶嗪树脂固化温度高、固化时间长这一缺点,且具有优异的耐热性、介电性能、尺寸稳定性和低吸湿性等综合性能。基于苯并口恶嗪的一元、二元催化固化体系是研究其三元共混体系的理论基础,文中除了重点讲述苯并口恶嗪/环氧树脂/酚醛树脂三元共混体系的催化与固化行为,还对苯并口恶嗪及其与环氧树脂、酚醛树脂的二元共混体系的催化固化行为进行了简要的概述。     

低介电苯并口恶嗪树脂的研究进展

苯并口恶嗪树脂作为一种新型的酚醛树脂,具有分子设计性强,固化过程无小分子释放,热稳定性和力学性能优异,残炭率高等优点,使其成为电子通讯行业的重要基体材料。为满足高频、高速通信技术对低介电高分子树脂的应用需要,苯并口恶嗪树脂的低介电改性对于信号的高频、高速传播具有重要意义,这引起了材料研究者的广泛关注。文中综述了近年来对苯并口恶嗪树脂进行低介电改性的一系列研究工作,包括新单体合成,无机-有机杂化,与其它树脂共聚等,并对低介电苯并口恶嗪树脂的研究趋势进行了概述。     

静电纺丝技术制备聚苯并口恶嗪基复合纤维及热性能

苯并口恶嗪树脂(Bz)是一类具有耐热性好和残炭率高的酚醛树脂。文中以聚氧化乙烯(PEO)为基体,与合成的主链型聚苯并口恶嗪(PBA-AD6)共混,利用静电纺丝技术制备了聚苯并口恶嗪基复合纤维。通过核磁共振和红外光谱验证了PBA-AD6的化学结构,扫描电子显微镜和热重分析仪对复合纤维的形态和直径及热稳定性进行了分析。实验结果表明,m(PBA-AD6)/m(PEO)=7/3时,纤维具有一定的柔韧性且无串珠结构,并随着PEO量的增加,纤维直径分布趋于均一。在热处理过程中,苯并口恶嗪发生热开环聚合反应。当m(PBA-AD6)/m(PEO)=9/1其热稳定性最好。     

膨胀阻燃多层膜改性苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板的制备及性能

为提高苎麻织物作为复合材料增强体时的阻燃性能,首先,采用层层组装法在苎麻织物表面构筑了氨基化多壁碳纳米管(MWCNT)-聚磷酸铵(APP)与聚乙烯亚胺(PEI)-APP膨胀阻燃多层膜;然后,将改性后的苎麻织物与苯并噁嗪树脂复合制备了苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板,并研究了层压板的热降解行为、阻燃性能与力学性能。结果表明:与纯苎麻织物/苯并噁嗪树脂层压板相比,含MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜的层压板热释放速率峰值由106.6 W·g-1降低至53.4 W·g-1和53.0 W·g-1,总热释放量由12.3kJ·g-1降低至7.6kJ·g-1和9.0kJ·g-1,极限氧指数由23.5提高至27.2和27.0,UL94级别由无级别提高至V-0和V-1级,弯曲强度由81 MPa提高至122 MPa和143 MPa,弯曲断裂伸长率由1.2%提高至1.4%和1.7%,拉伸性能也得到了一定的改善。所得结论表明使用MWCNT-APP与PEI-APP膨胀阻燃多层膜可在提高层压板阻燃性能的同时,改善其力学性能。     

RTM工艺中温固化环氧树脂体系研究

通过对用于ＲＴＭ工艺的中温固化环氧树脂体系的固化工艺特性，粘度特性，ＤＭＡ特性及拉伸性能的研究，认为所研制的树脂体系性能基本满ＲＴＭ对树脂体系的工艺要求，并在此基础上还可对树脂体系做进一步改进。     

双马来酰亚胺工艺改性及性能

采用脂肪族双马来酰亚胺(HMDA-BMI)对4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)进行工艺改性,得到了一种低黏度、流动性好的基体树脂。当HMDA-BMI与BDM的摩尔比为1: 1时,黏度-温度曲线表明改性体系黏度可降低至0.50 Pa·s左右,低黏度平台的温度区间为85~175℃之间;黏度-时间曲线表明改性体系合适的充模温度为130~145℃,获得的改性基体树脂适合RTM成型工艺;通过DSC曲线确定了改性基体树脂固化工艺为160℃×2 h＋180℃×2 h＋200℃×2 h＋230℃×4 h;FTIR表明改性体系按照此工艺可以固化完全;DMA曲线和TG曲线分析结果表明改性体系的耐热性基本保持不变;共聚改性体系的拉伸强度和弯曲强度分别为80.1 MPa和116 MPa。      

单向碳纤维增强树脂基复合材料的超低温力学性能

采用真空袋-热压罐工艺制备单向碳纤维增强树脂基复合材料(CFs/EP)层合板,并将高低温试验箱与万能试验机相结合,通过合理使用低温胶和低温引伸计,并在降温过程中实施应力-应变实时调零等关键技术,在室温和液氧超低温度(-183℃)下对单向CFs/EP层合板进行拉伸和弯曲试验,研究了其超低温力学性能,并根据室温和超低温试验后试样的微观和宏观特征,揭示了超低温环境下复合材料力学性能变化机制。结果表明,与室温力学性能相比,单向CFs/EP层合板超低温拉伸强度下降约为9.5%,而拉伸模量上升约为6.2%,主要是由于超低温环境下,树脂的收缩使绝大部分碳纤维与树脂间形成了强界面,拉伸后试样呈"劈裂式"破坏形式,无法使每根纤维都充分发挥其强度,拉伸强度下降,同时超低温也限制了树脂大分子链的运动,所以导致单向CFs/EP层合板拉伸模量上升;单向CFs/EP层合板超低温弯曲强度和弯曲模量分别提高约54.75%和11.64%,这是由于单向CFs/EP层合板的常温和超低温的弯曲破坏形式均为分层剪切破坏,超低温下复合材料的界面增强,提高了单向CFs/EP层合板抵抗剪切分层的能力,进而使CFs/EP的弯曲性能得到提高。     

超支化环氧树脂改性苯并(噁)嗪树脂的制备与性能

采用兼有脂肪族和芳香族结构的超支化环氧树脂(HBER)增韧改性苯并(噁)嗪树脂(MDA),制备出不同质量比的MDA/HBER均相共混体系.通过傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热及动态力学性能分析仪研究了共混体系固化行为和交联网络结构.利用流变仪对共混体系进行动态黏度测试,结果表明在60～190℃之间出现一段较宽的低黏度平台.力学生能测试表明,当HBER质量分数为10％时,共混固化物弯曲性能最优,韧性最佳.共混固化物断面形貌呈现出原位增韧增强特征.     

柔性非织造布和玻璃纤维布叠层热压制备玻璃纤维布/聚苯硫醚复合板材

为改善玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS）复合板材的力学性能,分别以柔性的玻璃纤维布和PPS非织造布作为增强体和基体,采用叠层热压成型法制备出刚性的复合板材,采用力学性能测试、XRD、PLM、SEM研究了热压温度、热压时间、玻璃纤维含量和处理玻璃纤维布的硅烷偶联剂种类对复合板材的力学性能、结晶度、结晶形态和微观形貌的影响。结果表明,在无硅烷偶联剂处理玻璃纤维布时,控制热压温度为320℃,热压时间为30 min,压力为30 MPa,玻璃纤维质量分数为50%,复合板材的拉伸强度和弯曲强度最佳,分别为286.0 MPa和175.0 MPa,缺口冲击强度达到61.6 MPa。使用硅烷偶联剂KH560处理玻璃纤维布,在最佳成型工艺条件下,复合板材力学性能改善最明显,其弯曲强度为394.9 MPa,弯曲模量为23.6 GPa,层间剪切强度为16.4 MPa,缺口冲击强度为81.0 MPa。通过优化实验条件和使用硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面,复合板材的力学性能得到了明显提高。     

中温固化高强度环氧基体及其复合材料性能研究

本文对曾用于直升机复合材料旋翼桨叶的高强度环氧树脂基体及其复合材料性能进行了深入的研究工作。测定了单向玻璃纤维复合材料的九个工程常数和动态模量随着温度升高(20～80℃)的变化。从桨叶取样的测试数据看,Y—2复合材料的某些力学性能均优于国外同类的BO—105桨叶用复合材料。湿热老化试验表明,Y—2复合材料在45℃和90±5%湿度情况下经过3000小时老化后其强度与模量下降不到10%。对树脂基体,除了一些常规的力学性能外,还测定了四种谱图和改进了它的阻燃性能。     

海因环氧树脂/HHPA体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,以六氢苯酐(HHPA)为固化剂,制备了海因环氧树脂/HHPA体系,研究了海因环氧树脂/HHPA体系的固化反应性及其固化物的性能。结果表明:树脂体系在升温速率为10℃/min的条件下,在90～210℃有一放热峰,峰值温度为152.5℃;100℃下的凝胶时间大于42min,在140℃下为8min;树脂浇铸体的氧指数为23,抗弯强度为122MPa,弯曲模量为2.7GPa,冲击强度为14.9kJ/m2。     

海因环氧树脂/DDS体系的制备与性能

合成了海因环氧树脂,采用红外光谱和核磁共振进行了表征,制备了海因环氧树脂/二氨基二苯砜(DDS)体系,研究了海因环氧树脂/DDS体系的固化反应特性及固化物的性能。结果表明,树脂体系在100℃~296℃有一放热峰,峰值温度为197℃,140℃的凝胶时间长于42 min,在180℃下仅8 min;树脂浇铸体的氧指数为26.6,弯曲强度为111MPa,弯曲模量为4.14 GPa,冲击强度为14.8 kJ/m2。     

Evaluation of fatigue behavior on repaired carbon fiber/epoxy composites

The continuous use of structural polymer composites in aeronautical industry has required the development of repairing techniques of damages found in different types of laminates. The most usually adopted procedure to investigate the repair of composite laminates has been by repairing damages simulated in laminated composite specimens. This work shows the influence of structural repair technique on mechanical properties of a typical carbon fiber/epoxy laminate used in aerospace industry. When analyzed by tensile test, the laminates with and without repair present tensile strength values of 670 and 892 MPa, respectively, and tensile modulus of 53.0 and 67.2 GPa, respectively. By this result, it is possible to observe a decrease of the measured mechanical properties of the repaired composites. When submitted to fatigue test, it is observed that in loads higher than 250 MPa, this laminate presents a low life cycle (lower than 400,000 cycles). The fatigue performance of both laminates is comparable, but the non-repaired laminate presented higher tensile and fatigue resistance when compared with the repaired laminate.