纤维热熔法缠绕用氰酸酯树脂基体研究

用DSC和VHR方法研究催化剂二月桂酸二丁基锡（DBTDL）对双酚A氰酸酯及环氧改性氰酸酯体系反应的影响。根据纤维热熔缠绕要求，研制出工艺适用的改性氰酸酯树脂基体。热熔工作温度100℃。碳纤维增强复合材料层剪强度测试结果表明，基体适用于纤维热熔法缠绕复合材料。     

CEg基体及其纤维缠绕复合材料耐热性能研究

针对纤维缠绕的特点，对氰酸酯（CE）树脂进行了改性（改性后的氰酸酯树脂称为CEg基体），改性的目的是不仅使CE树脂适合纤维缠绕工艺，而且不降低纯CE树脂及其复合材料的耐热性能。通过实验摸索出适合纤维缠绕工艺的CEg基体配方及其工艺参数、固化参数。用SEM（扫描电镜）研究了T700／CE以及T700／CEg复合材料的剪切断口形貌；用TG／DTA研究了氰酸酯树脂改性前、后的复合材料热分解温度；用DSC研究了CE和CEg基体的玻璃化温度。研究结果表明：CEg基体最显著的特点是不仅使纤维缠绕工艺和固化工艺简单易行，而且不降低纯氰酸酯树脂及其复合材料的耐热性能。改性后的氰酸酯树脂可以充分发挥氰酸酯树脂的耐高温优势，这是本研究的特点，达到了预期的效果。     

室温固化湿法缠绕用环氧树脂体系研究

采用双酚A环氧树脂CYD-128,苯基缩水甘油醚690,环己二醇二缩水甘油醚180,自制聚氨酯预聚体增韧剂Z1和硅烷偶联剂KH550为A组分,改性脂环胺HD、改性聚醚胺2310和改性脂肪胺706为B组分制备了一种室温固化用于湿法缠绕的环氧树脂体系。测试了体系的粘温特性,固化物玻璃化转变温度及其力学性能,制备了单向复合材料,并对复合材料容器进行了压力性能测试。结果表明,该环氧树脂体系具有适宜的粘度和足够的适用期,浇铸体力学性能优异,能够满足湿法缠绕工艺要求,容器性能达到中温固化环氧树脂体系的水平。     

纤维缠绕用改性氰酸酯树脂体系研究

本文采用环氧树脂对氰酸酯树脂进行改性,研究出适合纤维湿法缠绕的改性氰酸酯体系.通过凝胶实验和DSC等方法研究了改性树脂体系的固化性能,以及改性树脂体系粘度随温度和时间的变化趋势,从而确定其纤维缠绕工艺温度、速度等参数及树脂体系的使用期.对改性树脂基体的热性能、介电性能、力学性能以及改性树脂基体与玻璃纤维、碳纤维的界面性能进行了研究.     

碳纤维复合材料壳体湿法缠绕用高性能树脂基体的研究

树脂基体的低黏度和长适用期是大型固体火箭发动机复合材料壳体长周期湿法缠绕成型的基本保证。通过与高活性固化剂物理相容的活性溶剂的添加,研制出一种具有低黏度、长适用期、优异力学性能及耐热性能的环氧树脂基体。采用差式扫描量热法（DSC）、动态热机械仪（DMA）、万能材料试验机、水压爆破系统等对该树脂体系的固化行为、黏度、浇铸体力学及耐热性能和碳纤维增强复合材料力学性能、容器爆破性能进行了系统的研究。结果表明,该树脂基体黏度低,黏度变化平缓,适用期超过10h,满足大型发动机壳体湿法缠绕成型工艺要求;且该树脂基体以及碳纤维复合材料具有优异的力学性能,缠绕成型的Ф150mm容器的容器特性系数>50km,纤维强度发挥率>90%。     

树脂传递模塑工艺用改性氰酸酯树脂体系研究

由自制改性剂苯乙烯和丙烯酸正丁酯低聚物及TDE-85环氧树脂协同改性氰酸酯树脂,采用示差扫描量热仪,动态热机械分析仪,力学性能和粘度测试研究了改性后的氰酸酯树脂的性能。结果表明,改性氰酸酯树脂浇铸体玻璃化转变温度高于215℃,TDE-85环氧树脂质量分数为15%时,改性氰酸酯树脂浇铸体的综合性能最佳,拉伸强度为45 MPa,弯曲强度为86 MPa,冲击韧性为17 k J/m~2。改性树脂体系室温下6 h内粘度保持在1 000 m Pa·s以下,满足树脂传递模塑成型工艺的要求。     

酚醛型环氧树脂改性氰酸酯复合材料性能的研究

通过DSC分析,粘度、介电性能、力学性能及耐油性测试对酚醛型环氧树脂改性氰酸酯树脂复合材料的性能进行了研究。结果表明,改性氰酸酯树体系在70～160℃具有较低的粘度,理想工艺是在125～130℃下30～45min后开始加压;改性氰酸酯树脂表观活化能和反应级数分别为60.81kJ/mol和0.8846。改性氰酸酯复合材料具有良好的力学性能、介电性能和耐油性能。     

纤维缠绕CEm基复合材料力学性能研究

为使氰酸酯(Cyanate ester,CE)树脂适合纤维缠绕工艺,对氰酸酯树脂进行了改性.改性的目的是在不降低纯氰酸酯基复合材料耐热性能的前提下,使氰酸酯树脂适合纤维缠绕.用TG/DTA研究了氰酸酯树脂改性前(略为CE)及其改性后(略为CEm)的复合材料热分解温度;用复合材料单向板研究了CErm基复合材料的力学性能,并与目前应用量大面广的环氧基复合材料的力学性能进行了比较.研究结果表明:改性后的氰酸酯基复合材料不仅可以充分发挥CE基复合材料具有的耐高温优势,而且能充分发挥复合材料0°方向的力学性能.     

新型改性双马来酰亚胺树脂(JM)及PBO/JM复合材料力学性能、耐热性能研究

本文研究了新型改性双马来酰亚胺树脂(JM)及PBO/JM复合材料的力学性能和耐热性能。分别采用旋转粘度计对JM树脂的粘度进行了测试,采用材料万能试验机对树脂浇铸体及PBO/JM复合材料的力学性能进行了测试,采用DMA和TGA对树脂及其复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度进行了分析。结果表明,JM树脂具有较好的成型工艺性,能够满足复合材料干法、湿法缠绕成型工艺的要求;JM树脂具有较高的强度和模量,但固化物脆性较大,其力学性能有待进一步改善;JM树脂的玻璃化转变温度和5%热失重温度分别达到366.6和410.4℃;PBO/JM复合材料的耐热性能远高于PBO/环氧复合材料。     

改性氰酸酯基复合材料力学和透波性能研究

利用低介电改性剂对氰酸酯树脂进行改性,制备了石英纤维/改性氰酸酯树脂复合材料,利用SEM表征了树脂及其复合材料的断面,并对改性氰酸酯树脂的耐热性能、力学性能、复合材料的力学性能及透波性能进行了研究。结果表明,改性氰酸酯树脂的玻璃化转变温度达到200℃以上,树脂拉伸破坏表现为韧性断裂,拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别在27MPa、69MPa和148MPa以上;改性氰酸酯树脂和纤维的界面结合良好,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别达到447MPa、461MPa和259MPa以上;在0.5~18GHz范围内,介电常数为3.1~3.3,4mm试样的S21小于-1.6d B。     

中温固化氰酸酯树脂基体动态热机械分析研究

采用动态热机械分析法详细考察了中温(125℃)固化氰酸酯树脂基体的温度-模量谱,研究了连续温度变化情况下促进剂用量、固化温度、环氧树脂、多官能氰酸酯对树脂基体的模量、损耗、玻璃化转变温度等使用性能的影响。促进剂的加入有效地提高了CE树脂中温固化反应程度和固化物的Tg,加入量在1.5phr时,改性CE树脂的弹性模量在150℃处显现出GPa量级波动,但仍呈玻璃态特征,表观Tg达238℃。提高固化温度,可使DMA曲线上的弹性模量波动消失,180℃固化后的Tg与中温固化的表观Tg相近。采用E-51环氧改性CE树脂,会显著降低树脂的耐热性。E-51用量在10份,Tg在233.5℃,用量到20份以上时,CE树脂的Tg急剧降低。酚醛型氰酸酯CY-5能有效地提高树脂的Tg,用量在20份时,Tg可达289℃。     

低溴环氧/氰酸酯树脂共固化反应及其层压板性能的研究

用差示扫描量热仪(DSC)、傅立叶交换红外光谱(FT-IR)对不同配比的低溴环氧／氰酸酯树脂的共固化反应机理以及固化物的结构特征进行了研究,同时测定和讨论了其层压板的耐热性和介电性能等。研究结果表明,在低溴环氧／氰酸酯树脂的固化体系中,氰酸酯和环氧树脂通过两种途径反应最终生成噁唑烷酮结构：固化反应温度与体系的组成有关,体系中低溴环氧树脂减少固化反应温度降低：加入催化剂能明显促进体系共固化反应,同时也降低了层压板的耐热性和介电性能。在性能方面,低溴环氧树脂中加入氰酸酯使共固化物耐热性增加、Tg升高,但氰酸酯用量增加到一定范围后,低溴环氧树脂／氰酸酯配比对Tg影响不大;低溴环氧树脂／氰酸酯层压板的耐热性和介电性能在一定实验范围内随着氰酸酯用量的增加明显提高。     

丙烯酸酯单体改性环氧树脂胶粘剂的研究

采用差示扫描量热法（ DSC）研究了用丙烯酸酯单体（ acrylate monomer ）改性环氧树脂（ EP）与脂肪胺固化的反应机理、性能与应用。结果显示,选用具有合适分子结构的丙烯酸单体并且用量达到环氧胶黏剂中树脂比例的20％时,不仅能显著降低环氧树脂胶黏剂的粘度而且能提高固化物的搭接强度和玻璃化转变温度（ Tg）。     

室温固化弹性环氧树脂的初步研究简

在环氧树脂中添加自制的聚氨酯弹性改性剂Qs—P24B和QS—P24R,制备了一系列由硬到软的弹性环氧树脂胶粘剂。随着改性剂QS—P24B用量增加,固化物的T。由50℃左右逐步过渡到-50℃,中间配方的DSC曲线出现高、低2个T8经常温固化7d后有的固化物的拉伸强度可达到10MPa左右,断裂伸长率接近100％．胶粘剂性能与进口胶相当,而成本远低于进口。     

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。     

有机硅改性环氧树脂及其室温固化的性能研究

采用二苯基硅二醇(DSPD)改性双酚A型环氧树脂(E-51)制备了有机硅改性的环氧树脂,采用硫脲改性聚酰胺650制备了室温快速固化的环氧固化剂。合成产物通过红外进行表征,用盐酸-丙酮法测定改性环氧树脂的环氧值,通过指干时间确定聚酰胺650和改性聚酰胺650与E-51的较优配比。通过差示扫描量热分析法(DSC)和热重分析法(TG)表征改性环氧树脂固化物的耐热性,通过拉伸性能和扫描电镜测试(SEM)表征改性环氧树脂固化物的韧性。实验结果表明,环氧树脂经改性后,其玻璃化温度升高了27℃,与聚酰胺650固化后,固化产物的起始热分解温度明显增加,失重50%的分解温度升高了180℃,固化物的断裂伸长率增加了3.41%,断裂面呈现明显韧性断裂特征。     

二氧化硅粉体改性E—Si／CE固化动力学的研究

采用非等温差示扫描量热法（DSC）研究了纳米二氧化硅（SiO2）和微米SiO2的混合粉体改性环氧基硅烷（E—Si）／氰酸酯（CE）树脂体系固化动力学;用Kissinger、Crane和Ozawa法确定固化动力学参数。结果表明,Kissinger式求得的表观活化能为66．09kJ／mol;Ozawa法求得的表观活化能为7001kJ／mol;根据Crane理论计算该体系的固化反应级数为0.89。计算了不同升温速率所对应的不同温度的频率因子和反应速率常数;求得了改性体系的固化工艺参数：凝胶温度130．74℃、固化温度160．96℃和后处理温度199.16℃,确定了体系的最佳固化工艺。与E—Si／CE体系对比表明,SiO2的加入可以降低E—Si／CE体系的活化能,使其固化能在较低温度下进行。     

低中温固化环氧复合材料的研究

在低中温固化复合材料的研制初期，复合材料的基体采用、“634＃环氧／三乙醇胺”配方（简称配方Ⅰ），尚能满足湿法缠绕工艺的要求，复合材料在使用过程中会出现复合材料分层，应力发白等现象。研究确认这些现象，是因配方Ⅰ的Tg只有30－40℃，耐热性差，（40℃以上综合性能急剧下降），且稀释剂用量过高，适用期较短，工艺性不稳定等因素所致，因此树脂基体要满足低温下长期使用，中温下短期使用，必须改进环氧基体结构，以提高其强度、刚度、延伸率、耐热性及抗蠕变等综合性能。采用新树脂固化体系，能满足低温下长期使用，中温下短期使用的要求，复合材料无异常，适合湿法加工工艺要求，新配方（配方Ⅱ）的研制成功，促进了高强度复合材料的使用范围，为复合材料结构力学件提供了材料设计的有利条件。     

复合材料缠绕成型用电子束固化环氧树脂体系研究

为了研究适合于缠绕成型的低粘度可电子束固化复合材料的耐热环氧树脂基体,研究了不同组成的电子束固化树脂体系的粘度与温度的关系、耐热性与辐射剂量的关系及浇注体的力学性能。研究表明,树脂EB-4在60℃时粘度为389 mPa.s,树脂辐射固化的最佳剂量为150 kGy,而且在150 kGy辐射固化的EB-1、EB-4的玻璃化转变温度Tg分别为212.96℃、214.77℃,EB-4树脂浇注体的拉伸强度可以达到52.7 MPa,拉伸弹性模量2.79 GPa,断裂延伸率为2.18%,是1种适用于室温或低温下缠绕成型的耐热电子束固化环氧树脂基复合材料树脂体系。