LCM工艺用热固性树脂体系化学流变模型的研究进展

树脂与固化剂、促进刑等混合后组成树脂体系.单纯依赖实验方法测量树脂体系的黏度会造成人力和物力的巨大浪费,故引入化学流变模型来预测树脂黏度.简述了热固性树脂体系流变性能的实验流程,综述了适用于LCM工艺用热固性树脂体系的化学流变模型.这些模型包括双阿累尼乌斯模型、工程黏度模型、WLF模型、Fon-tana模型和Kiuna改性模型,同时评述了各模型的形式和特点.最后分析了现有化学流变模型的不足,指出综合考虑温度和固化程度因素、适用范围更广的化学流变模型将是未来的研究重点.     

高级复合材料用热固性基体树脂进展

在过去的20余年中,高级复合材料越来越引起人们的关注,这无疑是由于它突出的轻质高性能的特点。去年,美国工程科学院把高级复合材料评为自1964年以来世界最重大的十项工程成就之一(其它还有应用卫星、微机处理、光纤通信、遗传工程等)。可以说,高级复合材料引起和带动着材料及材料科学的一场革命。近10年来,复合材料已用于从飞机、导弹的结构部件到飞机机翼的领域中,今后可能在桥梁和建筑业中获得应用。美国国会技术评估办公室预计,到2000     

海因树脂体系化学流变特性研究

采用DSC热分析技术和粘度测量手段,研究了海因树脂体系的固化特性和化学流变特性,建立了双阿累尼乌斯粘度模型。粘度模型预测的体系粘度变化规律与实验结果具有良好的一致性,模型可有效模拟树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为,为复合材料成型工艺模拟分析以及工艺参数的准确制定奠定了基础。     

RTM专用双马来酰亚胺树脂体系化学流变特性

进行了RTM 工艺专用双马来酰亚胺(BMI) 树脂体系的化学流变特性及工艺过程研究。采用DSC 热分析技术和粘度测量手段, 研究了该树脂体系固化特性以及固化过程中粘度与温度的关系, 根据对等温粘度曲线的分析, 建立了双阿累尼乌斯粘度模型和工程粘度模型。对比所建立的两种粘度模型, 结果显示两种模型都可以适用于RTM 工艺注射阶段, 工程模型在粘度转折点附近的预测精度要优于双阿累尼乌斯粘度方程。同时建立了恒温温度-凝胶时间之间的数学关系。验证了所建立的工程模型在工程中的实用性, 并指出了工程粘度模型的使用范围在固化体系交联结构形成之前, 所建立的工程粘度模型能够有效地预测体系RTM 工艺的粘度变化和工艺过程, 为复合材料成型工艺模拟分析以及工艺参数的准确制定奠定了基础。      

乙烯基酯树脂体系流变特性及RTM工艺窗口预报研究

对992乙烯基酯树脂体系的流变特性进行研究。根据树脂的反应动力学特性,建立树脂的化学流变模型,模型分析结果与实验结果吻合较好。所建立的粘度模型,可有效模拟和预报树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为,并准确预报RTM工艺的低粘度工艺窗口,为优化RTM工艺参数和保证产品质量提供必要的工艺基础数据和模型。     

RTM用双马来酰亚胺树脂流变特性研究

树脂粘度对于树脂传递模塑成型工艺而言是必要的参数之一。本工作对一种RTM用双马来酰亚胺树脂的流变特性进行较为系统的研究，并根据双阿罗尼乌斯方程，建立了与实验数据较为相符的化学流变模型，同时对该树脂进行牯彦预测．为确审该树脂的RTM工艺窗口提供了可靠的理论依据。     

竹纤维热固性树脂基复合材料力学性能的研究

以竹纤维织物作为增强材料,改变织物层数和树脂基体,利用手糊热压成型法制备出复合材料,并进行了拉伸、弯曲及无缺口冲击强度测试。结果表明,竹纤维织物增强的两种热固性树脂的拉伸和弯曲强度随织物层数的增加先增加再减小,后趋于平缓;当织物为4层时,材料冲击性能最佳;竹纤维织物对不饱和树脂的增强效果较环氧树脂显著。     

竹纤维热固性树脂基复合材料力学性能的研究

以竹纤维织物作为增强材料，改变织物层数和树脂基体，利用手糊热压成型法制备出复合材料，并进行了拉伸、弯曲及无缺口冲击强度测试。结果表明，竹纤维织物增强的两种热固性树脂的拉伸和弯曲强度随织物层数的增加先增加再减小，后趋于平缓；当织物为4层时，材料冲击性能最佳；竹纤维织物对不饱和树脂的增强效果较环氧树脂显著。     

高性能热固性聚酰亚胺树脂研究进展

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料具有优异的耐热性和力学性能,广泛应用于武器装备、航空航天等领域.文中系统综述了热固性聚酰亚胺树脂及其复合材料的研究进展,介绍了国内外高性能热固性聚酰亚胺树脂的代表性成果,并对其未来的发展方向进行了展望.     

PSN/AP混合树脂体系的固化特性与流变特性

采用热分析和流变分析技术,系统地分析了耐烧蚀混合树脂体系——聚硅氮烷与烯丙基酚醛(PSN/AP)树脂体系的固化特性与化学流变特性。DSC分析表明,该树脂体系的两组分间存在固化反应的同步性,表现为单一固化放热峰,外推起始和终止反应温度分别为168和338℃。该混合树脂体系的化学流变特性无法用单一模型来描述,分析表明,当温度低于和高于起始反应温度时,可分别采用工程模型方程和阿累尼乌斯关系方程拟合。模型拟合数据与实测数据具有较好的一致性,针对VARTM成型技术,最适宜的注射温度在125℃左右。     

热固性树脂中孔隙形成条件的定量测试方法与影响因素

根据热固性树脂基复合材料的热压成型特点和扩散形成孔隙机制 , 建立了一种离线的孔隙形成条件量测试方法 , 可实现孔隙率2树脂压力变化关系的定量测定。采用该方法研究了两类环氧树脂体系固化过程中胶温度、 相对湿度、 树脂压力等条件对孔隙形态和分布的影响 , 并与修正的 Kardos气泡模型的理论计算结果进了对比分析。结果表明: 所建立的测试方法可以模拟热压工艺条件离线测定水汽形成孔隙情况 , 结果重复性好不同条件下树脂压力与孔隙率的关系均呈指数衰减的变化规律 ; 凝胶温度和相对湿度对孔隙率影响显著; 树脂类明显影响孔隙率大小和形态分布。研究结果为热压工艺复合材料孔隙缺陷的控制提供了重要的测试方法和验依据。      

热固性树脂基复合材料热隔膜成型过程数值仿真

为研究制件成型过程中的层间滑移情况及固化后的回弹变形,首先,利用自行开发的热隔膜成型装置制备了热固性树脂基复合材料C型制件。同时,针对热隔膜成型过程建立了三维数值仿真模型;该模型由3个复合材料固化过程子模型构成,包括热-化学模型、层间滑移模型和固化变形模型。然后,在此基础上将固化过程中复合材料性能的时变特性引入到仿真模型中,并将仿真结果与文献中的实验结果进行比较。最后,利用建立的仿真模型对热隔膜成型过程进行了数值模拟,并与实验进行比对,重点研究了成型过程中温度、固化度分布、层间滑移以及固化变形情况。所得结果证明所建立的数值模型对热隔膜成型过程的预测具有较高的可靠性及准确性,可以为后续热隔膜成型参数优化和模具修正提供参考。      

Frequency dependence of gel time in thermosetting resins

The increasing use of thermosetting resins in fibre reinforced composites for structural and insulating applications has necessitated the need to understand the process of crosslinking and systematics of curing time of resins with and without the reinforcing fine fibre filaments. We have employed dynamical measurements of loss tangent and dielectric constant over the frequency range 1 kHz–100kHz for investigating cure characteristics of composites. After adding crosslinking agents to resinous matrices (epoxy and polyester styrenated alkyd resins) the time variation of dielectric parameters was recorded until the completion of curing. The resin flow, the onset of gelation and completion of curing were unambiguously mapped by variations in dielectric parameters. Onset of gelation coincided with precipitous fall of dielectric constant and resonant maximum of dielectric loss. Asymptotic stabilization of dielectric parameters signalled completion of curing. The gel time and curing time were found to be substantially larger for fibre reinforced resins as compared to pure resins. The variation of electrically determined gel and cure time with frequency of ac signal employed and on the libre fraction in the composite are discussed in the paper. The present study shows that if dielectric measurements are to be employed to infer the completion of curing, low frequency measurements would be needed to correctly infer onset of gelation and time for curing. Paper presented at the poster session of MRSI AGM VI, Kharagpur, 1995     

热压工艺因素对CF/Al复合丝性能的影响

模拟ＣＦ／Ａｌ复合丝铺层热压制备板材工艺,分析了探讨了复合丝在热压过程中强度降低的主要影响因素以及各因素的相互关系,结果表明,热压温度和压力对复合丝的性能都有较大的影响,温度在４５０～５５０℃时复合丝强度保留率在８５％以上,６００℃时复合丝强度保留率仅７０％左右,复合丝强度随压力增大而降低,温度和压力对复合丝性能的影响具有协同效应。     

Fracture mechanisms during fiber pull-out for carbon-fiber-reinforced thermosetting composites

We have investigated the mechanism of fiber/resin debonding in three untreated and three corresponding plasma-treated carbon-fiber-reinforced thermosetting micro-composites by examining the fiber/resin fracture surfaces with the aid of wetting force scanning. The wettability of a debonded microdroplet resin site (50–150 μm long) on a fiber was compared with that of the original fiber surface by scanning with ethylene glycol. Wetting force scans show that, for most fiber/resin combinations, the original location of the interface had a distinctly different wetting force as compared with adjacent non-bonded fiber surfaces. This suggested either the removal of a layer of carbon fiber along with the resin or a sub-microscopic cohesive failure in the resin leaving a thin residual layer of the resin on the fiber. For only a few specimens, no change in wetting force at the resin site was observed, suggesting adhesive failure of the interface. The different failure mechanisms proposed for various fiber/resin systems are explained on the basis of the morphological structures of the carbon fibers, cohesive shear strengths of the resins and the measured bond strengths.     

基于黏弹性本构模型的热固性树脂基复合材料固化变形数值仿真模型

针对热固性树脂基复合材料热压罐成型工艺过程,采用广义Maxwell(麦克斯韦)黏弹性本构模型建立了残余应力和固化变形的三维模型。模型考虑了复合材料固化过程中的热-化学效应、材料的热胀冷缩效应、基体树脂黏弹性效应以及材料的各向异性。通过与文献中实验结果的比较,证明了所建立的模型具有较高的可靠性。对复合材料C型制件的固化过程进行了数值模拟和实验对比,比对结果表明该数值模型具有较高的准确性。     

预剪切作用对磁流变脂流变行为的影响

采用安东帕流变仪考察了预剪切速率、预剪切时间及恢复时间对磁流变脂流变行为的影响。结果表明,磁流变脂具有较好的结构恢复性和较强的时间依赖性。采用不同测试程序时,预剪切作用对磁流变脂流变行为的影响差异较大。固定剪切速率下,预剪切处理会弱化磁流变脂对时间的依赖性关系,使测量结果失去意义。在剪切速率线性变化时,对样品进行适当的预剪切处理可提高磁流变脂流变性能测试结果的重现性。预剪切速率应介于30 s^-1到400 s^-1之间,预剪切时间以60～120 s为宜。在较宽速率范围内考察磁流变脂流变性能时,可采用剪切速率对数递减方式来提高测试的重现性,预剪切处理对磁流变脂流变行为的影响较小。     

基于热固性树脂基复合材料帽型加筋结构制造的硅橡胶芯模预制调型孔理论建模与实验验证

硅橡胶芯模是实现热固性树脂基复合材料帽型加筋结构共固化成型的关键工装之一,而在预浸料固化加热过程中硅橡胶芯模的热膨胀需要通过预制适当的调型孔来消除,以保证帽型加筋结构的成型质量。首先,通过建立硅橡胶芯模预制调型孔热力耦合有限元分析模型对不同结构的硅橡胶芯模进行了计算机仿真,从而得出了实现复合材料帽型加筋结构形性协同制造的硅橡胶芯模预制调型孔最佳尺寸范围。然后,综合分析了硅橡胶芯模受热膨胀的可能影响因素,进而建立了考虑体积修正系数的预制调型孔计算模型。接着,利用有限元方法回归了芯模预制调型孔体积修正系数,并利用回归出的修正系数对不同截面尺寸的帽型结构进行了仿真验证,从而确定了较为准确的预制调型孔理论计算模型。最后,通过实验验证了该数学模型及有限元分析方法的正确性,为制造复合材料帽型加筋结构提供了理论与实验依据。      

酚酞聚芳醚酮双马来酰亚胺体系流变行为时间温度依赖性

采用流变仪对酚酞聚芳醚酮(PEKC)-双马来酰亚胺(BMI)树脂体系的流变特性的时间和温度依赖性进行了研究, 发现: BMI树脂凝胶点对频率有依赖性, 而tanδ对频率无依赖性; PEKC-BMI复合树脂体系的黏度增大主要是由于BMI对PEKC的溶解与BMI的热固化。相比较110℃和130℃两种条件, 在较高温度时复合树脂体系的黏度增大主要是热固化的影响; 随注胶温度提高, 复合体系的凝胶时间随PEKC含量的增加而快速缩短, 在较高注胶温度下凝胶模量增大较慢, 在较低注胶温度下凝胶时模量随PEKC含量的增加而提高较快; 随着复合树脂体系中PEKC含量的增加, 该体系的凝胶活化能由4.9 kJ/mol增大到65.9 kJ/mol, 表明该体系的凝胶化作用对温度的敏感性增大。     

原料构成对中性墨水流变性能的影响

中性墨水的表观粘度、屈服应力与触变环面积等流变学参数是决定中性墨水质量优劣的重要因素,也事关所灌注中性笔的书写性能。考查了分散树脂种类、炭黑添加量及粒度分布对中性墨水流变参数的影响,并就分散树脂和炭黑添加量对中性墨水流变参数的影响进行了数学拟合。结果表明,大分子量的分散树脂、高炭黑添加量所制备的中性墨水触变环面积、屈服应力和表观粘度均较大;中性墨水色浆中的大粒径颗粒的降低,也使中性墨水的触变环面积、屈服应力和表观粘度流变参数变大。