RTM用环氧树脂体系的固化工艺研究

本文研究了以多官能团环氧树脂及液体酸酐为基体,以叔胺及有机酸盐为促进剂组成的RTM用环氧树脂体系,采用DSC和DMA等方法研究了树脂体系的固化工艺及固化物的性能.结果表明:该树脂体系粘度低,适用期长,适用于RTM工艺;该树脂体系的湿热性能较差,需进一步研究改性.     

低粘度环氧树脂固化体系研究

将低粘度交联剂加入到酸酐固化的环氧树脂体系中 ,能有效降低树脂体系的粘度 ,得到室温下仅为 0 .0 8Pa·s的酸酐 -环氧树脂体系。利用正交实验优选了树脂配方 ,获得了优异的力学及物理性能 ;通过DSC确定了树脂的固化工艺制度 ,并利用TG对该树脂的热稳定性进行了评价。该树脂体系适合于RTM工艺及湿法制造高性能复合材料     

VARTM用EP体系流变特性及固化工艺的研究

研究了真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺用环氧树脂(EP)体系的流变特性,结合差示扫描量热(DSC)仪和旋转式粘度计对A1、A2、A3三种EP体系的测试结果,确定A2树脂体系适合于VARTM工艺,并根据双阿累尼乌斯方程,建立了A2树脂体系的流变模型。该模型可以预测树脂在不同温度下的粘度特性,为合理制定工艺参数提供了重要依据。用DSC仪对A2树脂体系的固化反应过程进行分析,利用外推法确定了固化工艺参数。     

兆瓦级风力发电机叶片用环氧树脂

针对兆瓦级风机叶片用纤维/环氧复合材料的特殊要求,开展了适用于真空辅助灌注(VARTM)工艺的环氧基体树脂的国产化研究。采用国产环氧树脂与实验室自制的稀释剂制备环氧树脂与胺类固化剂配合使用,通过示差扫描量热分析,IR光谱,力学性能,耐热性、粘度及吸水性测试等研究了环氧树脂与固化剂配比对其工艺和固化物性能的影响,获得了初始粘度低、粘度对温度不敏感、操作时间长的环氧基体树脂,其树脂浇注体的拉伸性能、弯曲性能均优于国外环氧树脂固化体系,可满足兆瓦级风机叶片用高性能复合材料的使用需求。     

一种湿法缠绕用环氧树脂体系粘-温关系研究

HY-3是一种湿法缠绕用中温固化环氧树脂,通过等温粘度测试研究了该树脂在30,40,50及60℃下的流变特性。实验结果表明,树脂体系符合双阿累尼乌斯流变模型,根据所建立的模型确定了树脂体系适用于湿法缠绕的工艺条件。     

拉挤工艺用耐高温环氧树脂性能研究与开发

本文主要针对拉挤工艺用耐高温环氧树脂,研究了不同耐高温环氧树脂体系的固化动力学,对树脂体系进行了不同组份配比的试验,得到了最佳树脂配方,获得了适合拉挤工艺的树脂体系以及固化工艺温度。研究内容主要包括树脂配方的确定及优化以及复合材料的动态机械性能测试。研究结果为今后碳纤维电缆芯制造用环氧树脂及其配方提供了研究基础。     

5228环氧树脂体系化学流变特性研究

本文对5228环氧树脂体系的化学流变特性进行研究。采用DSC热分析技术和粘度测量手段,研究该树脂体系固化特性和固化过程中粘度与温度的关系,根据对等温和动态粘度曲线的分析,建立了工程恒温粘度模型,通过积分变换将模型推广到非恒温条件下使用,验证了所建立的粘度模型在工程中的准确性。所建立的工程粘度模型能有效地预测体系热压工艺的粘度变化和工艺窗口,具有工程实用性,为复合材料成型工艺模拟分析及工艺参数的确定奠定了基础。     

风电叶片用环氧树脂固化动力学特性及力学性能的研究

采用动态DSC(差示扫描量热)法研究了亨斯迈LY1564SP和上纬2511-A两种真空成型用环氧树脂体系的固化反应动力学特性和固化温度,并采用Kissinger和Crane法计算出不同固化体系的动力学参数,建立了固化动力学方程。结果表明,上纬2511-A树脂固化体系的活化能为37.57 kJ/mol,亨斯迈LY1564SP树脂固化体系的活化能为42.09kJ/mol,反应级数均小于0.9,近似于1级反应。对比了两种环氧树脂浇铸体的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量,结果表明,上纬2511-A树脂固化体系力学性能优于亨斯迈树脂体系。     

复合材料气瓶用环氧树脂固化性能研究

为了制造复合材料气瓶,采用红外光谱、动态模量分析(DMA)等方法研究了按不同升温制度固化的复合材料气瓶用环氧树脂基体的反应固化度、玻璃化转变温度(Tg)以及其力学性能,以考察固化温度对树脂基体性能的影响,并对2种固化制度各自优缺点进行了对比分析。结果表明:加上促进剂可有效降低固化反应温度,80℃固化8 h固化度可达95%以上。同130℃固化4 h结果相似。试验证明该基体配方可以作为高性能湿法缠绕复合材料气瓶用树脂基体配方。     

低粘度高耐热环氧树脂组成物研究

在改性酸酐固化的环氧树脂体系中,加入非环氧类低粘度活性交联剂,得到了室温下粘度仅为80mPa·s的酸酐 环氧树脂体系。利用正交试验优选了树脂配方,该树脂体系在有效降低粘度的同时,还提高了耐热性,优选配方树脂体系的热变形温度达到265℃。该树脂体系适用于RTM(ResinTransferMolding)成型工艺制备高性能复合材料及电器设备的灌封。     

热固性碳纤维预浸料用环氧类基体树脂

综述了碳纤维预浸料用环氧树脂体系,介绍了国内外环氧树脂及其固化体系的发展现状;从碳纤维预浸料对基体树脂的要求,对环氧树脂固化体系的选择以及如何在树脂调配工艺上防止环氧树脂的爆聚等几个方面进行了详细的概述。     

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。     

碳纤维预浸料用中温固化环氧树脂体系

针对碳纤维预浸料常用环氧树脂体系的一些基本特点,以常温下为固体状态的环氧树脂混合物为基体,采用双氰胺为中温固化剂的固化体系,研究了双氰胺固化剂用量对环氧树脂体系黏度、力学性能、热学性能、溶胀性能的影响,对碳纤维预浸料用环氧树脂体系的研发及应用具有一定参考意义。     

酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料的制备及性能研究

把酚醛环氧乙烯基酯树脂分别与固化剂过氧化氢异丙苯(CHP)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、过氧化二异丙苯(DCP)进行混溶,模压成型,碳纤维层合板,进行了力学性能和热稳定性的研究。结果表明,研究的碳纤维-酚醛环氧基乙烯基酯树脂复合材料具有非常好的力学性能及热稳定性,弯曲强度达到1 400～1 900 MPa。     

一种回转体类构件用中低温固化环氧树脂体系研究

采用等温黏度实验和浇铸体力学性能测试来优选自制改性固化剂CUR–1的配比,通过不同升温速率下的固化过程差示扫描量热并对固化物进行傅立叶变换红外光谱分析,确定了体系的固化制度,研制出一种适用于发动机壳体或结构复杂的回转体类结构件的碳纤维湿法缠绕树脂基复合材料的中低温固化环氧树脂体系,用湿法缠绕工艺制作单向纤维缠绕成型复合材料环(NOL环)并进行了性能测试。结果表明:当CUR–1的含量为15份时,树脂体系具有适于湿法缠绕工艺的黏度和使用期,树脂可在80℃完全固化,同时浇铸体拉伸强度为84 MPa,拉伸弹性模量为3.8 GPa,断裂伸长率为5.4%,热变形温度为131℃。该树脂体系与纤维粘结性好,NOL环力学性能高,NOL环拉伸强度为2 451 MPa,拉伸弹性模量为146 GPa,层剪切强度为55 MPa。     

Curing kinetics study of an epoxy resin system for T800 carbon fiber filament wound composites by dynamic and isothermal DSC

Curing kinetics of DGEAC/DDM/DETDA/DGEB epoxy resin system was studied using dynamic and isothermal differential scanning calorimetry (DSC) for the preparation of T800 carbon fiber filament wound composites. In dynamic experiment, four kinds of epoxy resin systems were studied. Curing characteristics, such as curing range and curing temperatures of the epoxy resin system with mixed hardeners (DGEAC/DDM/DETDA), were found lying within those of the two epoxy resin systems with a single hardener (DGEAC/DDM, DGEAC/DETDA). The addition of reactive diluter (DGEB) caused increase in curing range and exothermic heat. In addition, the activation energies calculated by the isoconversional method of all four resin systems decreased to the minimum value in the early stage due to the autocatalytic role of hydroxyl groups in the curing reaction and then increased due to the increased viscosity and crosslink of epoxy systems. The addition of reactive diluter led to the decrease in activation energies on the initial stage (conversion = 0.1–0.3). In isothermal experiment, a series of isothermal DSC runs provided information about the curing kinetics of the DGEAC/DDM/DETDA/DGEB system over a wide temperature range. The results showed that the isothermal kinetic reaction of the epoxy resin followed an autocatalytic kinetic mechanism. The autocatalytic kinetic expression chosen in this work was suitable to analyze the curing kinetics of this system. © 2007 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008     

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。     

Low-temperature fast curable behavior and properties of bio-based carbon fiber composites based on resveratrol

Environmentally friendly materials are an integral part of sustainable chemistry, and bio-based polymer composites are an important class of materials. The manufacture of composites is expected to reduce or even eliminate the use of adjuvants, considering the importance of reducing energy consumption and avoiding health and environmental risks. In this study, a phenyl-containing, polyfunctional, bio-based epoxy resin (TGER) was synthesized, and carbon fiber-reinforced, bio-based epoxy resin composites were fabricated by vacuum-assisted resin infusion using two aromatic amine curing agents, 4,4′-diaminodiphenylmethane (DDM) and 3,3′-diethyl-4,4′-diaminodiphenylmethane (DEDDM). Curing reactions and rheological behavior studies showed that TGER had higher curing reactivity toward DDM and DEDDM than to diglycidyl ether of bisphenol A (DGEBA) and possessed good processability. The results indicated that the resveratrol-based epoxy resin displayed low-temperature fast curing properties. The evaluation of the mechanical properties of the carbon fiber composites showed that the flexural strengths of CF/TGER/DDM and CF/TGER/DEDDM were 520 and 628 MPa, respectively. The initial decomposition temperature of CF/TGER composites is above 200°C. Furthermore, the carbon fiber–reinforced biopolymers possess excellent heat resistance. Therefore, carbon fiber-reinforced, resveratrol-based epoxy resin composites are promising candidates as alternatives to petroleum-based high-performance carbon fiber composites.