發(fā)布時(shí)間：2021-01-19 01:10

　　碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料因其質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)是汽車輕量化目標(biāo)的理想材料之一,為滿足汽車零部件大批量、快節(jié)拍的生產(chǎn)需要,不僅需要快速成型工藝,更需要有快速固化的環(huán)氧樹脂體系。濕法模壓工藝是一種制造成本低、自動(dòng)化程度高的新型快速成型工藝,這種工藝目前在國(guó)內(nèi)的研究還不夠深入,更缺少專門適配該工藝的快速固化樹脂體系。本文就是在這種背景下,進(jìn)行快速固化環(huán)氧樹脂體系研究,并由此開展碳纖維/快速固化環(huán)氧樹脂復(fù)合材料體系的性能研究。文中根據(jù)固化劑的分子結(jié)構(gòu)與環(huán)氧樹脂的固化反應(yīng)原理,選出幾種適用于快速固化環(huán)氧樹脂體系的固化劑,研究不同的固化劑對(duì)固化反應(yīng)速率與固化質(zhì)量的影響,得出以下幾種結(jié)論:胺類固化劑與咪唑類固化劑復(fù)配后通過不同的反應(yīng)原理與環(huán)氧樹脂進(jìn)行反應(yīng),將原本的集中發(fā)熱分成兩步反應(yīng),使環(huán)氧樹脂固化更為完善,提高了固化物的交聯(lián)密度,并分別放熱,解決了集中發(fā)熱造成的爆聚、內(nèi)部缺陷等問題。同時(shí)可適當(dāng)延緩反應(yīng)時(shí)間,研究發(fā)現(xiàn),復(fù)配體系的拉伸強(qiáng)度可達(dá)到67MPa比單一胺類固化劑體系提升近20%;彎曲強(qiáng)度達(dá)到88MPa 比單一胺類固化劑體系提升了近50%;沖擊強(qiáng)度也達(dá)到了11kj·m-2,比單一胺... 

【文章來源】：機(jī)械科學(xué)研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：63 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１輕量化技術(shù)的分類??１．１．２結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)??

?機(jī)械科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文???２．３實(shí)驗(yàn)內(nèi)容??基于前期查閱的書籍、文獻(xiàn)，以及收集的各廠商公司資料，初步選擇出幾種適??用于濕法模壓工藝快速固化樹脂體系用的固化劑、稀釋劑、促進(jìn)劑等原料，組成不??同的快速固化環(huán)氧樹脂體系，根據(jù)凝膠化時(shí)間這一指標(biāo)選擇出最佳固化劑用量，及??最佳固化溫度，根據(jù)最佳固化劑用量及固化溫度，制備出快速固化樹脂澆注體，再??根據(jù)不同體系固化的固化時(shí)間、熱學(xué)性能以及力學(xué)性能，選擇出性能最優(yōu)的快速固??化樹脂體系。??根據(jù)己經(jīng)選出的快速固化樹脂體系，利用該體系與碳纖維平紋布進(jìn)行復(fù)合，制??備出樣板，并對(duì)樣板進(jìn)行纖維含量和力學(xué)性能的測(cè)試，通過對(duì)比不同工藝參數(shù)制備??的樣板對(duì)工藝過程及各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。??２．４實(shí)驗(yàn)方法??２．４．１澆注體制備方法??根據(jù)己經(jīng)確定的最佳固化劑用量，調(diào)配環(huán)氧樹脂固化體系膠液，在真空干燥箱??中進(jìn)行真空脫泡３次，每次持續(xù)５ｍｉｎ，脫泡完成后，將膠液倒入己經(jīng)預(yù)熱在５０°Ｃ??左右澆注體模具中，如圖２－１所示。再放入己經(jīng)加熱到最佳固化溫度的烘箱中一段??時(shí)間后取出。??Ｉｒｒ?ｒ�。祝颍颍颍裕�?ｉ?ｉ?■??丨ｊｔ遍＿??圖２－１澆注體模具??２．４．２碳纖維復(fù)合材料樣板制備方法??１．用丙酮對(duì)模具進(jìn)行清理，在清理潔凈后的模具表面均勻噴涂脫模劑，然后使??用油溫機(jī)將模具加熱到預(yù)定使用溫度。??２．根據(jù)模具大小和預(yù)計(jì)厚度，裁切和鋪疊碳纖維織物，同時(shí)配置好環(huán)氧樹脂膠??液，將碳纖維與環(huán)氧樹脂膠液進(jìn)行預(yù)熱，一般維持在５０－６０Ｔ。??３．使用自動(dòng)涂膠機(jī)將環(huán)氧樹脂膠液涂覆在己經(jīng)堆疊好的碳纖維織物上，并浸潤(rùn)??一段時(shí)間。??２５??

?機(jī)械科學(xué)研究總院碩士學(xué)位論文???４．將浸潤(rùn)后的碳纖維織物放入模具中，在預(yù)定溫度下合模并固化一段時(shí)間。??５．開模，取出，使用水切割機(jī)切出試樣大小，進(jìn)行測(cè)試。??２．４．３凝膠化時(shí)間測(cè)試??使用凝膠化測(cè)試儀可以測(cè)試凝膠化時(shí)間，如圖２－２所示。凝膠化時(shí)間指液態(tài)樹??脂在一定的溫度或固化劑的作用下，有流動(dòng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)槟z狀態(tài)，此時(shí)整個(gè)態(tài)勢(shì)，??己經(jīng)無法流動(dòng)，也就無法完成浸潤(rùn)工作。因?yàn)榄h(huán)氧樹脂固化前表現(xiàn)為熱塑性，即溫??度越高黏度越低，其與固化劑配置成膠液時(shí)體系粘度降低，在一定溫度條件下發(fā)生??固化反應(yīng)，而固化反應(yīng)也是一種放熱反應(yīng)，因此凝膠化時(shí)間的長(zhǎng)短至關(guān)重要，在濕??法模壓工藝或ＲＴＭ工藝中，凝膠化時(shí)間亦可稱為操作窗口。因此對(duì)于快速固化樹??脂體系來說，凝膠化時(shí)間不能過短，否則對(duì)于復(fù)合材料的性能會(huì)產(chǎn)生明顯影響。根??據(jù)凝膠化時(shí)間可以初步判斷快速固化樹脂體系的固化速度。??，＾■４?．．上?ｖ??隱＿?＿＿??ｔ＇?！??Ｐ寒吻??圖２－２凝膠化時(shí)間測(cè)試儀??２．４．４ＤＳＣ?分析??環(huán)氧樹脂發(fā)生固化反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，根據(jù)這一特點(diǎn)選用差示掃描量熱??分析可以有效研究固化過程。根據(jù)ＤＳＣ分析結(jié)構(gòu)，可以繪制出放熱曲線，并計(jì)算出??放熱量，同時(shí)還可以確定固化物的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等。這是環(huán)氧樹脂固化體系的一??個(gè)重要性能，也是加工工藝的重要參數(shù)�？紤]到分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)將每次測(cè)試??的取樣量控制在１０ｍｇ左右，使用氮?dú)膺M(jìn)行保護(hù)，并對(duì)儀器進(jìn)行溫度校正。??２６??


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