BMI树脂化学流变模型及RTM工艺窗口预报研究

研究用于航空结构复合材料的 RTM工艺专用双马来酰亚胺树脂 (BMI)体系化学流变特性 ,并建立其双阿累尼乌斯流变模型。模型对树脂粘度的模拟结果与实验结果具有良好的一致性。所建立的粘度模型可有效模拟该树脂在不同工艺条件下的粘度行为 ,准确预报树脂体系的低粘度工艺窗口 ,为优化

BMI树脂化学流变特性及化学流变模型研究

利用差示扫描量热（DSC）法在室温至350℃范围内对双马来酰亚胺（BMI）5429树脂进行了分析，并研究了该树脂在室温至180℃范围内的动态黏温特性。结果表明，BMI5429树脂的DSC曲线在100～150℃附近存在一个吸热峰，其可能来自于树脂中热塑性树脂或其预聚体的溶解吸热；在170～300℃存在一个固化放热峰；随着温度的上升，BMI5429树脂黏度表现出3个阶段的典型变化特征：第1个阶段黏度逐步降低，130℃后黏度趋于平衡，170℃后黏度迅速增加。在80，85，90，95℃下对树脂的恒温黏度特性进行了研究，建立了基于双阿累尼乌斯黏度方程的化学流变模型，借助该模型预测了树脂在85～95℃下的低黏度工艺窗口，为BMI5429树脂及其复合材料成型工艺应用提供了理论依据和基础数据。

先进复合材料用环氧树脂的固化反应和化学流变

用等温差示扫描量热法(DSC)研究了HD03环氧树脂在一定温度范围内的固化反应。试验结果表明,该环氧树脂体系的固化动力学符合自催化固化反应模型。由试验确定了模型中的动力学参数。发现在树脂的固化后期,固化反应由化学反应控制转变为扩散控制。用以绝对反应速率理论为基础的化学粘度分析模型研究了较高温度范围内HD03环氧树脂的等温粘度和变温的动态粘度变化。用MCR300流变仪测量并计算了HD03环氧树脂的等温粘度和动态粘度。理论预测与试验结果相吻合。

EPON862环氧树脂体系化学流变特性研究

对用于 RTM工艺的 EPON86 2环氧树脂体系的化学流变特性进行研究 ,并根据双阿累尼乌斯方程 ,建立树脂体系的流变模型。粘度模型与实验结果具有良好的一致性。模型可揭示树脂体系在不同工艺条件下的粘度行为 ,定量预报 RTM工艺树脂的低粘度平台工艺窗口 ,为合理制定 RTM工艺参数。

钡酚醛树脂体系化学流变特性研究

在粘度实验和 DSC热分析实验的基础上 ,对用于 RTM工艺的钡酚醛树脂体系的化学流变特性进行研究 ,并根据双阿累尼乌斯方程建立树脂体系的流变模型。模型与实验结果具有良好的一致性。模型可揭示树脂体系在不同工艺条件下的粘度变化规律 ,定量预报 RTM工艺树脂的低粘度平台工艺窗口 ,为合理制定 RTM工艺参数。

含硅芳炔树脂的化学流变特性

含硅芳炔树脂的流变特性对于其RTM成型工艺有重要参考价值,采用DSC热分析及黏度测量表征了含硅芳炔树脂的固化特性和黏度与温度的关系,发现含硅芳炔树脂为典型的牛顿流体,且在100～130℃范围内具有较低黏度,维持时间长。根据其黏度—温度—时间关系建立了双阿伦尼乌斯黏度模型,模型分析与实验结果取得较好的一致性,可为RTM成型工艺窗口的预测提供支撑。

自由基聚合反应挤出过程的化学流变分析

进行了甲基丙烯酸正丁酯在异向旋转双螺杆挤出机内的自由基聚合反应过程数值模拟,描述了单体转化率、重均分子量、流体粘度等物理量的变化特点,分析了其影响因素,获得了材料体系的化学流变规律.模拟结果与实验结果基本吻合.

改性双马来酰亚胺树脂的化学流变性研究

QY9611是一种新型的改性双马来酰亚胺树脂。利用DSC动态升温法获得了QY9611树脂的固化反应热流曲线。采用旋转流变仪对QY9611树脂的化学流变性进行研究,获得了它的动态黏温特性和等温黏度特性。在此基础上,通过双阿伦尼乌斯经验方程拟合,建立了QY9611双马来酰亚胺树脂的化学流变模型方程,并利用化学流变模型方程与实际数据进行了模拟验证。验证结果表明,建立的化学流变模型与实际测试数据基本吻合,可以用来模拟低黏度工艺窗口的流变行为,为复合材料的成型加工提供了理论依据和基础数据。

交联/多相聚氨酯体系化学流变性的研究

通过采用不同催化体系及在同一体系下不同催化剂的用量,研究了聚氨酯交联多相体系的化学流变性。探讨了胺、锡催化剂以及胺/锡复合催化剂对化学流变性的影响,研究了相对粘度与反应转化率的关系。结果表明:胺催化剂对反应初期的催化作用较强,反应初期的相对粘度增加也较快;锡催化剂存凝胶点附近具有“相对粘度下降”现象,在反应转化率达到45％时,相对粘度最低;胺/锡复合催化剂反应初期粘度增加明显,凝胶点附近粘度有下降趋势。得到了相对粘度与转化率的数学模型。

尼龙6/环氧树脂共混体系化学流变行为研究

利用转矩流变仪和应力流变仪对尼龙6/环氧树脂体系的化学流变行为进行了研究。结果表明:在热和剪切力的作用下,环氧树脂与PA6发生了化学微交联反应,使共混体系的转矩和熔体温度上升。研究了环氧树脂含量、转速和温度对共混体系的影响。反应共混物熔体呈假塑性流体特征。随着环氧树脂含量的增加,共混物熔体的复数粘度和储能模量上升。

化学处理过程中木材的分子构造变化与化学流变学特性

弄清楚不同化学药剂处理过程中木材细胞壁分子结合构造的变化与化学流变学特性之间的关系,对于开发新的木材改性技术,丰富木材化学流变学基础理论具有十分重要的意义。在归纳化学处理过程中木材的分子构造变化研究现状的基础上,提出几点研究构想。

DGEMZ改性EP体系的化学流变特性研究

对自制液晶环氧树脂(DGEMZ)改性环氧树脂(EP)体系的化学流变特性进行了研究,在双阿伦尼乌斯方程的基础上,建立了能够与实验数据较好吻合的化学流变特性模型,通过该模型可以有效地预测体系的粘度。以化学流变模型为基础,得到体系的黏度-温度-时间三维图谱。根据不同的复合材料成型工艺对树脂体系粘度及固化性能的要求,可以通过三维图谱便捷地确定能够满足工艺要求的温度及时间范围,为优化复合材料成型工艺提供理论依据。

VARTM用酚醛树脂的化学流变特性及模型分析

研究了一种新型的用于真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)酚醛树脂的流变特性。根据实测等温粘度曲线,采用双阿累尼乌斯模型,建立了用于真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VARTM)酚醛树脂的化学流变特性模型方程,分析表明模型拟合与实验结果之间具有较好的一致性,这为有效地预测RTM树脂的低粘度工艺窗口、合理制定复合材料成型工艺参数提供了必要的科学依据。

缠绕成型用BMI树脂化学流变性及流变模型研究

研制了用于缠绕成型的双马来酰亚胺树脂体系,研究该树脂体系的化学流变特性。经黏度实验证实,该体系黏度平台低,低黏度保持时间长1,10℃下保持黏度低于1000 mPa.s的时间为864 min。在黏度实验和差示扫描量热(DSC)实验的基础上,建立了该树脂体系恒温情况下的双阿累尼乌斯黏度模型,该模型与实验数据吻合良好,可有效地预测缠绕成型过程中黏度变化情况以及低黏度平台,为复合材料缠绕成型工艺模拟分析及工艺参数的确定提供了理论依据和基础数据。

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂固化中相形貌与化学流变性能

采用非等温动态差示量热扫描法(DSC)研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂体系的固化特性,利用SEM观察微观相结构,利用旋转流变仪考察BMI/PES复相体系的化学流变性能,探讨相分离与流变性能的关系。结果表明:随着升温速率增大,BMI/PES-25树脂固化反应速率加快,固化特征温度均向高温移动,但固化热焓基本不变。化学流变性能显示,树脂黏度随温度升高首先保持恒定(110～150℃),接着快速增长;体系中PES添加量越大,其对应低黏度的温度区间越宽;在180～200℃的温度区间内,BMI/PES-25树脂体系的黏度发生了一次明显降低,这种现象可能反映了树脂微观相结构经历了由双连续向相反转的演变;BMI/PES-20复相体系的黏度在190～200℃的温度区间内,没有发生明显变化,超过200℃,黏度随温度快速增长;其余BMI/PES复相体系在180℃以上,黏度随温度快速增大;SEM结果表明,BMI/PES-20、BMI/PES-15、BMI/PES-10及BMI/PES-5复相树脂在180～200℃温度区间仅发生了相结构的熟化。

医用钛合金海尔贝克磁场阵列化学磁流变抛光研究

为了提高医用钛合金(TC4)抛光中的精度以及效率,采用基于海尔贝克磁场阵列的化学磁流变抛光方法加工医用钛合金.利用海尔贝克磁场阵列强化磁场强度,将过氧化氢溶液作为氧化剂来进行抛光加工.通过仿真模拟对比海尔贝克磁场阵列与常规N-S磁场阵列,改变羰基铁粉的活性来验证实验可行性,研究了加工间隙、主轴转速以及磨粒粒径对工件表面粗糙度以及接触角的影响规律.结果表明,海尔贝克磁场阵列比常规N-S磁场阵列有更高的磁场强度;采用本文方法抛光的医用钛合金表面粗糙度比单一纯磁流变抛光降低80%;当加工间隙为0.8mm,主轴转速为400rad/min,磨粒粒径为1µm时,可使工件表面达到光滑效果,表面粗糙度最优可达15.5 nm,同时测量出实验组钛合金表面接触角数值多数小于90°.应用该方法抛光医用钛合金可以得到超光滑表面,表面具有亲水性,符合医用钛合金标准.

基于磁性复合磨粒的磁流变抛光试验研究

针对铝合金磁流变抛光过程中出现的磨粒分布不均,提出基于二氧化硅包覆四氧化三铁(Fe_(3)O_(4)@SiO_(2))壳核结构磁性复合磨粒的化学辅助磁流变抛光工艺。用溶胶-凝胶法制备Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)磁性复合磨粒,通过X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线电子能谱仪(EDS)及振动样品磁强计(VSM)对其进行表征。进行6061铝合金平面材料的单因素抛光试验,研究主轴转速、抛光间隙、进给速度及抛光时间等对表面质量的影响。结果表明:主轴转速为600 r/min、抛光间隙为3 mm、进给速度为80 mm/min、抛光时间为40 min是最优参数组,在此参数下抛光6061铝合金,获得了Ra=0.02μm的超光整表面。对比同参数下传统磁流变抛光后的铝合金表面,因磨粒分布不均导致的表面细小划痕得到改善。

耐高温缩水甘油胺型环氧树脂的化学流变特性

采用流变仪测试耐高温缩水甘油胺型环氧树脂体系的黏度-温度和黏度-时间特性曲线,考察了树脂体系的化学流变特性,建立并对比树脂体系在等温条件下黏度特性曲线的Daul Arrhenius模型和工程黏度模型,提出了一种二阶指数黏度模型预测体系的黏度变化规律。结果表明:二阶指数黏度模型的预测精度和适用范围均优于Daul Arrhenius模型和工程黏度模型,预测黏度与实验值具有良好的一致性,根据建立的黏度随温度和时间变化的唯象关系式,可方便准确地预报树脂体系的工艺窗口,指出了其在工程应用中必须改善的工艺问题。

环氧沥青的化学流变特性研究

黏度是影响环氧沥青混凝土施工控制的主要因素之一,利用Brookfield旋转黏度计测试了不同温度下环氧沥青随时间增长的黏度值,得到了各温度下的黏度—时间增长和增长率曲线,并分析了各温度下的黏度—时间增长与增长率之间的变化规律;而后,基于化学流变理论,采用双阿累尼乌斯方程建立了环氧沥青的黏度预估模型,对比研究了预估模型的黏度值与试验值之间的关系。研究结果表明,所提出的环氧沥青黏度预估模型能较好地预估黏度增长,黏度增长率曲线与黏度增长曲线形式类似。

自由基聚合反应挤出过程的化学流变研究

文中介绍了流体力学中的几个方程,并分析了自由基聚合反应中,重均分子量、流体粘度、单体转化率以及引发剂浓度对其造成的影响。