稀释剂对TDE-85环氧树脂体系性能影响研究

采用660、D-410和kz-j01三种活性稀释剂对TDE-85环氧树脂／MDDM固化剂体系进行了改性，研究了稀释剂对树脂胶液及其固化物性能的影响。结果表明，采用三种活性稀释剂分别配制的三个树脂体系胶液的工艺性能得到明显改善，其中660稀释剂改性的树脂配方胶液在30℃下初始粘度为560mPa．s，存放12h后胶液粘度为620mPa．s，胶液适用期长，树脂浇铸体的热变性温度为127℃，拉伸强度为100MPa，拉伸模量为3．9GPa，断裂延伸率为4．8％，弯曲强度为200MPa，弯曲模量为3．2GPa，压缩强度为130MPa，压缩模量3．8GPa，树脂体系的工艺性能和热机械性能能够满足碳纤维湿法缠绕大型复合材料制品对树脂基体的要求。     

碳纤维湿法缠绕环氧复合材料在西安问世

<正>最近西安航天复合材料研究所以TDE-85和AFG-90为主体树脂,混合芳香胺为固化剂,研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法缠绕成型的树脂配方。据专家介绍,该树脂的黏度低、适用期长,其浇铸体具有优异的力学性能,用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面黏结性好,NOL环层间剪切强度达到66.8MPa,拉伸强度达到2.44GPa。     

用于树脂传递模塑(RTM)的高性能树脂基体研究

通过选用低黏度液体酸酐为环氧树脂的固化剂,制得了一种用于RTM的高性能树脂体系。该树脂体系在室温25℃时的黏度仅为0.11 Pa.s左右,25℃时的适用期在24 h以上,Tg为160℃;其碳纤维复合材料层压板拉伸强度860 MPa,拉伸模量70.0 GPa,弯曲强度820 MPa,弯曲模量61.5 GPa。结果表明该树脂体系具有黏度低、适用期长、较高的Tg的特点,且固化树脂和复合材料力学性能良好,能满足RTM对高性能树脂基体的要求。     

碳纤维复合材料在航空领域的新应用新设计

T300碳纤维／树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用,目前应用较多的为拉伸强度达到5．5GPa,断裂应变高出T300碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H纤维。     

碳纤维湿法缠绕用高模量高韧性环氧树脂基体

设计了一系列针对碳纤维湿法缠绕的环氧树脂基体,测试了树脂浇注体及其复合材料的力学性能和热机械性能,研究了树脂基体对碳纤维复合材料界面性能的影响.试验结果表明,对韧性树脂体系,树脂基体的模量是发挥纤维强度的关键因素,模量的提升将大幅提高复合材料的综合性能.经复配和优化的树脂体系兼具高模量和高韧性,其T700碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2480MPa,T800碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2780MPa,玻璃化温度(Tg)超过200℃,具有优异的界面性能和耐热性能.     

TDE-85/AG-80环氧树脂基复合材料微观形貌与力学性能分析

选用两种耐高温多官能团环氧树脂TDE-5和AG-80为基体,T300碳纤维为增强体制备了复合材料单向板,纤维体积含量均为60％。实验测得TDE-85树脂基体复合材料单向板的弯曲模量为74．26GPa,弯曲强度为1061．4MPa,层间剪切强度（ILSS）为54．05MPa;AG-80树脂基体复合材料单向板弯曲模量为55．73GPa,弯曲强度为840．52MPa,层间剪切强度（ILSS）为44．84MPa。前者的弯曲强度、弯曲模量与剪切强度也分别高出后者26．3％、33．2％与20．5％。实验对弯曲试样断口微观形貌的受压部分和受拉部分进行了SEM和高倍数码显微镜观察。结果显示,AG-80树脂基与碳纤维的界面结合情况较差,纤维成束被拔出,纤维表面几乎没有树脂。TDE-85树脂基与碳纤维界面结合情况较好,纤维与树脂结合比较紧密,断面较为平整,只有少量纤维拔出,表面粘附大量树脂。     

乒乓球拍用复合材料的成形工艺与性能研究

研究了成型温度和成型压力对兵乓球拍用碳纤维复合材料弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得弯曲强度和弯曲模量最大值。随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的拉伸强度呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得拉伸强度最大值,为1.71GPa。碳纤维复合材料适宜的成型工艺为:成型温度380℃、成型压力4.7MPa。     

一种高强碳纤维力学性能测试方法

力学性能作为评价高强碳纤维产品性能的重要指标,研究其影响因素显得尤为重要。通过改变制样过程中胶液种类、胶液配比、固化温度以及补强温度等因素,可达到提高高强碳纤维力学性能目的[1]。经过实验最终确定选用测试方法是:以TDE-85、粉末状DDM、丙酮作为胶液;其最佳胶液配比为TDE-85∶粉末状DDM∶丙酮=100∶40∶120(质量比);固化温度60℃、1 h,80℃、1 h,120℃、2 h;补强温度60℃、1 h。以T800H为试样测试结果:拉伸强度为5771 MPa,拉伸模量为235 GPa,加引伸计后拉伸模量为294 GPa;厂家T800H拉伸强度标准值为5490 MPa,拉伸模量为294 GPa。实验结果拉伸强度标准值比厂家给的标准值高280 MPa,拉伸模量吻合。     

国产高强高模PAN基碳纤维预浸料的制备及性能研究

以国产CNI QM55高强高模聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、氰酸酯树脂为原料,利用热熔法制备高强高模PAN基碳纤维预浸料,通过纤维面密度、树脂含量、挥发分含量等来评价预浸料的物理性能,结合单向板的微观形貌与层间剪切强度分析单向板的界面结合性能,并对预浸料铺制单向板的力学性能进行表征。结果表明：CNI QM55碳纤维预浸料的纤维面密度为145 g/m²,树脂质量分数为35.5%,挥发分质量分数为0.164%,预浸料的物理性能满足复合材料的性能要求;以CNI QM55碳纤维预浸料制备的单向板0°拉伸强度为2 429 MPa, 0°拉伸模量为328.4 GPa,弯曲强度为1 171 MPa,弯曲模量为280 GPa,压缩强度为783 MPa,压缩模量为257 GPa,层间剪切强度为65.2 MPa,具有较好的界面黏接性能和力学性能,可满足加工应用要求。     

碳纤维复合材料缠绕制品抗外压性能研究

研究了树脂基体模量、缠绕角和厚度对碳纤维复合材料缠绕制品抗外压性能的影响。实验结果表明:采用MNA共混PMDA固化环氧树脂并调整PMDA含量可以有效改变树脂模量,随着PMDA含量的增加,树脂模量提高。当PMDA含量仅为MNA的5%时,树脂模量从3.71 GPa增加到4.18 GPa,提高了13%;当PMDA含量为MNA的10%时,模量达到最大值,为4.61 GPa,提高了24%。随着基体模量增加,单向CFRP的压缩强度、剪切强度和环刚度均先增加后减少。当基体模量为4.18GPa时,CFRP的压缩强度和剪切强度均达到最大值,分别为655 MPa和71.6 MPa,提高了16%和12%。此时,缠绕管环刚度达到最大值,为277 k N/m~2,提高了87%;同时增加缠绕角和厚度能够提高缠绕管的抗失稳能力。     

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。     

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。     

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。     

深潜壳体用高模量树脂基体的研究——基体模量对复合材料抗压抗剪性能的影响

制备了高模量树脂基单向复合材料，测试了单向复合材料的纵向压缩性能和平面剪切性能。研究了基体模量对单向复合材料抗压强度及复合材料平面剪切性能的影响，结果表明：单向复合材料的抗压强度与基体模量成线性比例关系，随基体模量的提高而提高，复合材料的平面剪切性能与基体模量基本上呈线性关系，平面剪切强度亦随基体模量的提高而提高。以模量达５．３６ＧＰａ的环氧树脂作为复合材料的树脂基体制备的，单向玻璃纤维增强复合材料其抗压强度高达１．２９５ＧＰａ，碳纤维增强的复合材料抗压强度高达１．３７２ＧＰａ，与普通环氧树脂的单向复合材料相比，分别提高了５５％和４５．８％；复合材料的平面剪切强度达６４．５ＭＰａ，比普通环氧树脂复合材料的平面剪切强度提高了４４．３％，满足了深潜壳体对复合材料抗压强度的要求。     

Synthesis and characterization of chlorinated soy oil based epoxy resin/glass fiber composites

Composites with good toughness properties were prepared from chemically modified soy epoxy resin and glass fiber without additional petroleum based toughening agent. Chlorinated soy epoxy (CSE) resin was prepared from soybean oil. The CSE was characterised by spectral, and titration method. The prepared CSE was blended with commercial epoxy resin in different ratios and cured at 85°C for 3 h, and post cured at 225°C for 2 h using m‐phenylene diamine (MPDA) as curing agent. The cure temperatures of epoxy/CSE/MPDA with different compositions were found to be in the range of (151.2–187.5°C). The composite laminates were fabricated using epoxy /CSE/MPDA‐glass fiber at different compositions. The mechanical properties such as tensile strength (248–299 MPa), tensile modulus (2.4–3.4 GPa), flexural strength (346–379 MPa), flexural modulus (6.3–7.8 GPa) and impact strength (29.7–34.2) were determined. The impact strength increased with the increase in the CSE content. The interlaminor fracture toughness (G_IC) values also increased from 0.6953 KJ/m² for neat epoxy resin to 0.9514 KJ/m² for 15%CSE epoxy‐modified system. Thermogravimetric studies reveal that the thermal stability of the neat epoxy resin was decreased by incorporation of CSE. POLYM. COMPOS., 2009. © 2008 Society of Plastics Engineers     

环氧树脂/短切碳纤维复合材料性能研究

制备出了短切碳纤维增强TDE-85环氧树脂复合材料,研究了碳纤维的含量对复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明,碳纤维的加入有利于复合材料力学性能和耐热性能的提高,并在碳纤维含量为0.25%时,复合材料的拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了29.33%、25.31%、30.28%和68.93%。此外,对复合材料的弯曲断裂面进行了微观形貌分析,结果表明一定量的碳纤维可以较好地分散在树脂基体中,同时,碳纤维原丝和树脂基体的界面结合比较弱,主要依赖于两相之间的物理嵌合。     

Development and application of triglyceride-based polymers and composites

Triglyceride oils derived from plants have been used to synthesize several different monomers for use in structural applications. These monomers have been found to form polymers with a wide range of physical properties. They exhibit tensile moduli in the 1–2 GPa range and glass transition temperatures in the range 70–120 °C, depending on the particular monomer and the resin composition. Composite materials were manufactured utilizing these resins and produced a variety of durable and strong materials. At low glass fiber content (35 wt %), composites produced from acrylated epoxidized soybean oil by resin transfer molding displayed a tensile modulus of 5.2 GPa, a flexural modulus of 9 GPa, a tensile strength of 129 MPa, and flexural strength of 206 MPa. At higher fiber contents (50 wt %) composites produced from acrylated epoxidized soybean oil displayed tensile and compression moduli of 24.8 GPa each, and tensile and compressive strengths of 463.2 and 302.6 MPa, respectively. In addition to glass fibers, natural fibers such as flax and hemp were used. Hemp composites of 20% fiber content displayed a tensile strength of 35 MPa and a tensile modulus of 4.4 GPa. The flexural modulus was ∼2.6 GPa and the flexural strength was in the range 35.7–51.3 MPa, depending on the test conditions. The flax composite materials had tensile and flexural strengths in the ranges 20–30 and 45–65 MPa, respectively. The properties exhibited by both the natural- and synthetic fiber-reinforced composites can be combined through the production of “hybrid” composites. These materials combine the low cost of natural fibers with the high performance of synthetic fibers. Their properties lie between those displayed by the all-glass and all-natural composites. Characterization of the polymer properties also presents opportunities for improvement through genetic engineering technology. © 2001 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 82: 703–723, 2001     

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...     

RTM成型用高性能环氧树脂基体的研究

将AG-80和TDE-86以一定比例混合,通过加入自配的低粘度液体固化剂,得到了一种适用于RTM工艺的树脂体系。结果表明,该树脂体系在30℃时的粘度为1081mPa.s,其树脂固化物的拉伸强度为73MPa,弹性模量达到1.36GPa,断裂伸长率为6.3%,弯曲强度为150MPa,弯曲模量为3.12GPa,玻璃化转变温度为191℃,该树脂体系不仅粘度低,还具有优异的力学性能和耐温性,可满足RTM成型工艺对环氧树脂体系的要求。