氰酸酯增韧技术研究进展

氰酸酯近年来已成为热固性树脂的新门类,在电子工业和航天领域具有广泛的应用前景。本文对近年来氰酸酯的几种主要增韧技术的增韧机理和增韧方法进行了评述,如热塑性树脂共混改性、热固性树脂共混改性、橡胶弹性体增韧改性技术及纳米粒子增韧技术等。

高性能碳纤维表面分析及其力学性能研究

采用扫描电镜、红外光谱、X射线光电子能谱仪对T700,T800-12K,T800-6K,T1000纤维表面状态及纤维与树脂基体的粘结性进行分析,并进行150mm容器力学性能考核。结果表明,T700,T1000纤维表面光滑,T800-12K,T800-6K纤维表面有明显沟槽,T1000试验后表面出现沟槽,T700-T1000表面活性基团含量较高,T800-12K纤维最低。T700,T800-6K,T800-12K,T1000纤维在Φ150mm容器中强度转化率为89.7%,79.2%,79.1%,93.1%,分析认为纤维表面状态对其浸渍性有较大影响,改善浸润性是提高复合材料性能的关键因素之一。

环氧树脂基体固化研究

本文采用DSC方法对环氧树脂基体进行预固化度及固化度的研究 ,通过动力学参数计算树脂胶液室温存放的预固化度、固化度 。

CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究

采用溶液预浸渍法分别制备了两种碳纤维(CF)增强环氧树脂(EP)改性氰酸酯树脂(CE)(CE/EP/CF)复合材料,研究了该复合材料的吸湿行为及湿热环境对其力学性能和微观结构的影响。结果表明,CE/EP基体具有比EP更小的吸湿能力;湿热环境对CE/EP/CF复合材料的纵向拉伸强度影响不大,但对其层间剪切强度的影响较为显著。

碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究

分别采用热重分析(TGA)法、动态力学分析(DMA)法研究了碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂(CE/EP/CF)复合材料的热稳定性、耐热性及动态热力学性能,研究了此种复合材料强力环(NOL环)的力学性能。结果表明,CE/EP/CF复合材料具有优良的耐热性和热稳定性,玻璃化转变温度为226.33℃,NOL环层间剪切强度为48.7MPa。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,CF与CE/EP树脂间的界面粘接良好。

碳纤维/氰酸酯树脂复合材料真空逸气性能研究

分别测试了M40J碳纤维增强环氧改性氰酸酯复合材料在紫外照射前后真空环境(125℃,10-3Pa)下的逸气性能。结果表明,复合材料总质量损失为0.27%,可凝挥发物为0,逸出气体主要是氢气、氮气和水,紫外照射后总质量损失为0.2%,照射前后复合材料结构无变化,真空逸气性能满足国际标准要求。

新型无溶剂耐高温双马树脂及其碳纤维复合材料

采用双酚A型氰酸酯改性双马树脂,研制了一种新型无溶剂耐高温双马树脂基体,研究了树脂体系的黏度特性和固化反应动力学,进行了改性树脂体系的力学性能与耐热性研究,实现了T700CF/双马树脂基复合材料的湿法缠绕成型工艺。结果表明,改性双马树脂的拉伸强度为75.6 MPa,断裂伸长率为2.4%,弯曲强度为111 MPa,玻璃化转变温度为227.9℃。该改性双马树脂体系的黏度适中、适用期长且适于湿法缠绕,T700CF/双马树脂基复合材料的纵向拉伸强度为1 668 MPa,纵向弯曲强度为1 590 MPa,层间剪切强度为73.3MPa。

T800HB/环氧复合材料壳体爆破性能分析

针对T800HB/环氧复合材料壳体易在封头部位产生复杂的应力状态,导致壳体低压破坏的问题,通过采用金属接头结构优化与封头补强措施,使T800HB/环氧复合材料壳体的爆破压力由28.2 MPa提高到36.4 MPa,纤维强度发挥率由65.7%提升至85.6%。

低密度高弹性隔热复合材料研制

通过环氧树脂与聚氨酯共混制备环氧改性聚氨酯基体,并对其进行性能及微观形态研究,利用空心玻璃微珠与其研制的隔热复合材料密度小于0.9g/cm3,导热系数小于0.153W/m·K,具有较高的延伸率,喷涂工艺良好,与复合材料壳体粘接附着力为一级,满足发动机飞行考核要求.

紫外光辐照对PBO纤维复合材料力学性能的影响

采用紫外光加速老化试验箱、材料试验机和DMA研究了紫外光辐照时间对PBO纤维复合材料性能的影响。研究结果表明:紫外光辐照导致PBO纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及层间剪切强度出现了一定程度的下降,但对复合材料的模量影响较小;经紫外光辐照一定时间后,PBO纤维复合材料的耐热性和刚性均有所提高,随着辐照时间增加,复合材料的E′和E″向低温方向移动,表明复合材料的耐热性和刚性又开始下降。

NOL环层间剪切强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响

为研究影响碳纤维湿法缠绕复合材料性能的因素,通过国内外T700S级碳纤维表面状态、NOL环及φ150容器的性能试验,研究了NOL环层剪强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响。结果表明,T700S级干喷湿纺碳纤维φ150mm容器爆破性能与复合材料NOL环层剪强度相关,层剪强度越高,其φ150mm容器爆破性能越低。

M40J/改性氰酸酯复合材料耐水性能研究

讨论了氰酸酯树脂、环氧改性氰酸酯树脂、环氧树脂及其M40J碳纤维复合材料耐水性能。考察了几种体系的吸水率、吸水前后力学性能变化,并通过SEM分析其微观状态变化。结果表明,氰酸酯及其改性体系具有低的吸水率,力学性能无明显变化,复合材料吸水率低于浇铸体,拉伸模量、剪切强度有一定程度下降,分析认为主要是由复合材料界面破坏引起的。

C_f/E-TiO_2复合材料的制备与性能

采用复合分散工艺将纳米TiO_2均匀分散于环氧树脂中,制备了环氧-纳米TiO_2树脂浇铸体,并采用湿法缠绕工艺制备了T700碳纤维增强环氧复合材料(C_f/E)以及T700碳纤维增强环氧-纳米TiO_2(C_f/ETiO_2)复合材料NOL环与Φ150 mm容器,研究了纳米TiO_2对环氧树脂浇铸体、复合材料NOL环和Φ150 mm容器性能的影响。结果表明,纳米TiO_2的加入对环氧基体和C_f/E复合材料均有不同程度的增强、增韧效果,其中环氧基体的拉伸强度提高了9.2%,弯曲强度提高了9.8%,冲击强度提高了52.9%;C_f/E-TiO_2复合材料NOL环层剪强度达到87.7 MPa,提高了22.3%;Φ150 mm容器特性系数达到43.4 km,纤维强度发挥率达到94.3%,分别提高了9.9%和3.3%。

F-12纤维/氰酸酯树脂基复合材料力学性能研究

采用预浸法缠绕工艺制备了F-12纤维/氰酸酯树脂基复合材料NOL环、层合板和Ф150 mm压力容器,研究了F-12纤维/氰酸酯复合材料的力学性能以及断口微观形貌。研究结果表明,F-12纤维/氰酸酯复合材料的层间剪切强度≤35 MPa,Ф150 mm压力容器特性系数PV/Wc值达到34.22 km,纤维强度转化率达到70.22%,断口破坏形式以F-12芳纶纤维撕裂和微纤化为主。

M40J/CE/EP复合材料出气性能研究

通过地面环境模拟实验,分析了高模碳纤维/环氧树脂改性氰酸酯复合材料(M40 J/CE/EP)的表面元素,研究了高真空加热环境下复合材料的真空出气性能和出气气体成分。结果表明,M40 J/CE/EP复合材料的表面主要由C、O、N元素构成;经高真空加热后,复合材料的出气气体成分以小分子挥发物和碳氢化合物电离碎片为主,有可能在空间低温条件下冷凝在航天器的敏感器件表面而造成污染;通过真空出气性能实验测得,M40 J/CE/EP复合材料的总质量损失(TML)的平均值为0.27%,收集到的可凝挥发物(CVCM)为0,完全达到出气筛选合格的指标要求。

碳纤维复合材料锥形壳体成型技术初探

通过浇注体、复丝和容器性能测试 ,较系统地研究了高性能低粘度的树脂基体配方 ,探讨了锥形壳体的成型工艺条件 ,初步研究了容器纤维含量的精确控制方法 ,摸索了湿法成型壳体表面的处理技术。用国产碳纤维缠绕的锥形容器PV/W值达 30 .6km ,环向纤维强度转化率达 78.2 % ,实验结果表明 ,该工艺路线是可行的。

环氧树脂含量对氰酸酯热学性能的影响研究

采用示差扫描量热法(DSC)和热失重分析法(TGA)研究了环氧树脂含量对氰酸酯树脂固化反应特性、热稳定性以及热膨胀系数的影响。结果表明,环氧树脂的加入可有效降低改性体系的固化反应活化能,同时体系的热稳定性和尺寸稳定性有不同程度的削弱。当环氧树脂质量分数达到20%时,改性体系的表观活化能为65.4 kJ/mol,耐热温度指数为174℃,较纯氰酸酯树脂分别降低了25.8%和21.4%。当环氧树脂质量分数达到50%时,改性体系的热膨胀系数为65.3 922×10-6/℃(25～150℃),较纯氰酸酯树脂提高了8.13%。