本文關(guān)鍵詞：耐低溫預(yù)浸料樹脂體系設(shè)計(jì)與復(fù)合材料評價(jià)及增韌機(jī)制研究

  更多相關(guān)文章： 預(yù)浸料 環(huán)氧樹脂 增韌 熱塑性塑料 聚醚砜

【摘要】：為滿足太空中苛刻環(huán)境要求,碳纖維復(fù)合材料貯箱需具備良好耐高低溫性能(液氮溫度為-196℃,運(yùn)載器進(jìn)入大氣層時(shí)溫度139℃)。為了提升環(huán)氧樹脂基體的低溫韌性,同時(shí)滿足熱熔預(yù)浸料樹脂體系的工藝要求,亟需開展對耐低溫預(yù)浸料用環(huán)氧樹脂體系的分子設(shè)計(jì)研究。本論文采用熱塑性塑料增韌改性環(huán)氧樹脂基體,開發(fā)了耐低溫用樹脂體系,并應(yīng)用于熱熔法碳纖維預(yù)浸料的制備,實(shí)現(xiàn)了改善低溫韌性與預(yù)浸料工藝制備的統(tǒng)一。1.比較了不同熱塑性塑料增韌樹脂體系的低溫韌性、高低溫性能和微觀形貌。與聚醚酰亞胺(PEI)、聚醚酮(PEK)、雜萘聯(lián)苯聚芳醚砜(PPES)相比,聚醚砜(PES)可添加的最大用量相對較高,對樹脂體系低溫韌性和耐低溫性能的提升更明顯。微觀形貌表明PES與環(huán)氧樹脂相容性較好,形成了半互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。2.考察了不同用量PES增韌樹脂體系低溫性能、微觀形貌,提出了增韌機(jī)制模型。結(jié)果表明,隨PES用量增加,體系低溫韌性逐漸提升,其中當(dāng)PES用量為40份時(shí),增韌樹脂體系(EP/PES40體系)在-196℃的沖擊強(qiáng)度和斷裂韌性分別提升了27%和169%；同時(shí)次級轉(zhuǎn)變溫度(Tβ)向低溫方向移動、低溫線膨脹系數(shù)(CLTE)逐漸提高、斷面上脊?fàn)钔黄鹪絹碓矫黠@。低溫增韌機(jī)制模型表明,PES在低溫下通過減弱空間位阻效應(yīng)、增大自由空間和自由體積,提升體系中柔性鏈段的運(yùn)動能力和空間,增強(qiáng)了樹脂基體塑性形變的能力。3.選用EP/PES40樹脂體系,分析了粘溫曲線和凝膠時(shí)間,設(shè)計(jì)了熱熔法制備工藝,并制備了T800碳纖維預(yù)浸料,評價(jià)了復(fù)合材料的低溫層間斷裂韌性、界面剪切強(qiáng)度和微觀形貌。與25℃時(shí)相比,低溫下Ⅰ型和Ⅱ型層間斷裂韌性(GⅠC和GⅡC)分別提高了30%、23%,層間剪切強(qiáng)度(ILSS)提高了77%,表明材料在低溫下具有良好的抑制層合分離的能力�！安y狀”特征與梳狀結(jié)構(gòu)的微觀形貌表明了復(fù)合材料在低溫下的增韌機(jī)制：韌性樹脂基體通過引導(dǎo)裂紋偏轉(zhuǎn)、增大塑性區(qū)域面積阻礙裂紋擴(kuò)展,樹脂基體與碳纖維間優(yōu)良的界面作用促進(jìn)了應(yīng)力的有效傳遞。
【關(guān)鍵詞】：預(yù)浸料 環(huán)氧樹脂 增韌 熱塑性塑料 聚醚砜
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ323.5;TB332
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-15
• 符號說明15-16
• 第一章 緒論16-28
• 1.1 耐低溫預(yù)浸料的研究進(jìn)展16-17
• 1.2 耐低溫預(yù)浸料用樹脂體系的進(jìn)展17-23
• 1.2.1 耐低溫環(huán)氧樹脂基體17-18
• 1.2.2 耐低溫環(huán)氧樹脂體系的增韌研究18-23
• 1.2.2.1 碳納米管18-19
• 1.2.2.2 超支化聚合物19
• 1.2.2.3 橡膠粒子19
• 1.2.2.4 柔性鏈聚合物19-20
• 1.2.2.5 熱塑性塑料20-23
• 1.3 預(yù)浸料的制備方法23-24
• 1.4 耐低溫預(yù)浸料樹脂及預(yù)浸料的性能評價(jià)24-26
• 1.4.1 耐低溫預(yù)浸料樹脂的性能評價(jià)24-25
• 1.4.2 耐低溫預(yù)浸料的性能評價(jià)25-26
• 1.5 本課題研究內(nèi)容及意義26-28
• 第二章 耐低溫預(yù)浸料樹脂體系的設(shè)計(jì)與評價(jià)28-44
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分28-32
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及儀器28-30
• 2.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟30-31
• 2.1.2.1 耐低溫增韌樹脂體系的設(shè)計(jì)30-31
• 2.1.2.2 增韌體系樣條的制備31
• 2.1.3 表征方法31-32
• 2.2 結(jié)果與討論32-43
• 2.2.1 不同熱塑性塑料對樹脂體系沖擊強(qiáng)度的影響32-34
• 2.2.2 不同熱塑性塑料增韌樹脂體系的比較34-43
• 2.2.2.1 沖擊強(qiáng)度35-36
• 2.2.2.2 斷裂韌性(K_(IC))36-37
• 2.2.2.3 低溫特性37-39
• 2.2.2.4 耐熱性能39-41
• 2.2.2.5 微觀形貌41-43
• 2.3 小結(jié)43-44
• 第三章 聚醚砜增韌低溫樹脂體系的性能評價(jià)及增韌機(jī)制研究44-58
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分44-47
• 3.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及儀器44-45
• 3.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟45
• 3.1.3 表征方法45-47
• 3.2 結(jié)果與討論47-56
• 3.2.1 聚醚砜增韌樹脂體系的低溫韌性47-50
• 3.2.1.1 沖擊強(qiáng)度47-48
• 3.2.1.2 斷裂韌性(K_(IC))48-50
• 3.2.2 聚醚砜增韌低溫樹脂體系的增韌機(jī)制研究50-56
• 3.2.2.1 低溫次級轉(zhuǎn)變50-51
• 3.2.2.2 線膨脹系數(shù)(CLTE)51-52
• 3.2.2.3 低溫形貌觀察52-54
• 3.2.2.4 低溫增韌機(jī)制模型54-56
• 3.3 小結(jié)56-58
• 第四章 耐低溫預(yù)浸料的制備及低溫性能研究58-72
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分58-63
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及儀器58-59
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)步驟59-60
• 4.1.3 表征方法60-63
• 4.2 結(jié)果與討論63-69
• 4.2.1 熱熔法制備預(yù)浸料的工藝研究63-65
• 4.2.1.1 粘度-溫度曲線63-64
• 4.2.1.2 凝膠時(shí)間-溫度曲線64-65
• 4.2.2 耐低溫復(fù)合材料低溫性能評價(jià)65-68
• 4.2.2.1 Ⅰ型和Ⅱ型層間斷裂韌性(G_(ⅠC)和G_(ⅡC))65-67
• 4.2.2.2 層間剪切強(qiáng)度(ILSS)和彎曲強(qiáng)度67-68
• 4.2.3 耐低溫復(fù)合材料低溫增韌機(jī)制研究68-69
• 4.3 小結(jié)69-72
• 第五章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80-82
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文82-84
• 導(dǎo)師和作者簡介84-85
• 北京化工大學(xué)專業(yè)學(xué)位碩士研究生學(xué)位論文答辯委員會決議書85-86

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本文編號：923990