本文關(guān)鍵詞：連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性聚胺醚復(fù)合材料的制備與性能研究

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【摘要】：連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有質(zhì)量輕、韌性好、高比強(qiáng)度、高比模量等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車部件和電器等行業(yè)。但是,通常熱塑性樹脂熔融后熔體黏度很大(1000 Pa.s)、流動(dòng)性差,難以充分而均勻地浸潤(rùn)纖維,使樹脂／纖維的界面粘結(jié)性差,機(jī)械性能受到影響。本文以雙酚A型環(huán)氧樹脂(DGEBA)和對(duì)甲氧基苯胺、哌嗪為單體構(gòu)建了聚胺醚反應(yīng)體系,通過原位聚合的方法制備了連續(xù)玻纖增強(qiáng)熱塑性聚胺醚復(fù)合材料。首先研究了DGEBA/對(duì)甲氧基苯胺體系的反應(yīng)特性和以此制備的聚胺醚的基本物理性能。該體系的活化能為51.52kJ·mol-1,峰頂放熱溫度為134.9℃,在室溫下較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)能保持較低的黏度；聚胺醚能溶于DMF、四氫呋喃等極性溶劑,玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為86.7℃,起始分解溫度為310.2℃；最佳反應(yīng)配比、制備工藝為1：1.07、140℃/5h,此時(shí)聚胺醚澆注體的彎曲強(qiáng)度達(dá)126.9MPa,彎曲模量達(dá)10.2GPa,沖擊強(qiáng)度為7.0kJ·m-2。然后研究了連續(xù)玻纖增強(qiáng)聚胺醚(GF/DGEBA-對(duì)甲氧基苯胺)單向復(fù)合材料的力學(xué)性能、界面性能和耐熱性能。當(dāng)玻纖體積分?jǐn)?shù)為59.3%時(shí),復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)1327.2MPa,彎益模量達(dá)21.8MPa,層剪強(qiáng)度達(dá)86.2MPa;Tg為96.6℃,初始分解溫度達(dá)349.6℃;SEM分析表明DGEBA/對(duì)甲氧基苯胺反應(yīng)體系對(duì)玻璃纖維束浸潤(rùn)效果較好。最后研究了DGEBA/哌嗪體系以及DGEBA/哌嗪／對(duì)甲氧基苯胺共聚體系的基本性能,并研究了哌嗪含量對(duì)共聚聚胺醚澆注體及復(fù)合材料力學(xué)性能及熱性能的影響。DGEBA/哌嗪體系的峰頂放熱溫度為61.6℃,室溫下適用期僅為30min,之后極易發(fā)生暴聚；哌嗪組分的加入顯著改善了共聚聚胺醚及其復(fù)合材料的強(qiáng)度、韌性和耐熱性,當(dāng)哌嗪組分摩爾分?jǐn)?shù)為73.75%時(shí),共聚聚胺醚澆注體的彎曲強(qiáng)度和沖擊強(qiáng)度均達(dá)到最大,分別為170.2MPa、17.1kJ·m-2,彎曲模量為5.2GPa,初始分解溫度為344.2℃；此時(shí)共聚聚胺醚單向復(fù)合材料的彎曲強(qiáng)度達(dá)1405.4MPa,彎曲模量為19.7GPa,層剪強(qiáng)度為52.1MPa,初始分解溫度達(dá)364.2℃,Tg為104.6℃。SEM分析表明共聚聚胺醚復(fù)合材料較GF/DGEBA/哌嗪有更好的界面粘接。
【關(guān)鍵詞】：聚胺醚 熱塑性復(fù)合材料 原位聚合 連續(xù)玻璃纖維 對(duì)甲氧基苯胺
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB332
【目錄】：

• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集3-4
• 摘要4-6
• ABSTRACT6-15
• 第一章 緒論15-27
• 1.1 復(fù)合材料概述15
• 1.2 熱塑性樹脂基復(fù)合材料15-16
• 1.3 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)16-21
• 1.3.1 浸漬工藝17-18
• 1.3.2 成型工藝18-20
• 1.3.3 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展20-21
• 1.3.3.1 原位聚合法制備CFRTP相關(guān)研究進(jìn)展20-21
• 1.4 聚胺醚21-25
• 1.4.1 聚胺醚的定義21-22
• 1.4.2 發(fā)展歷史22-24
• 1.4.3 熱塑性聚胺醚的研究進(jìn)展24
• 1.4.4 聚胺醚復(fù)合材料的研究進(jìn)展24-25
• 1.5 本課題的研究背景、目的和內(nèi)容25-27
• 1.5.1 研究背景、目的25-26
• 1.5.2 研究?jī)?nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)26-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)部分27-31
• 2.1 實(shí)驗(yàn)原料及儀器27-28
• 2.2 試樣制備方法28
• 2.2.1 聚胺醚澆注體的制備28
• 2.2.2 聚胺醚單向玻璃纖維復(fù)合材料的制備28
• 2.3 分析測(cè)試28-31
• 2.3.1 DSC測(cè)試28
• 2.3.2 黏度分析28-29
• 2.3.3 熔融指數(shù)測(cè)試29
• 2.3.4 紅外光譜分析29
• 2.3.5 凝膠滲透色譜分析(GPC)29
• 2.3.6 力學(xué)性能測(cè)試29-30
• 2.3.7 熱失重分析30
• 2.3.8 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析30
• 2.3.9 SEM分析30-31
• 第三章 結(jié)果與討論31-63
• 3.1 引言31-32
• 3.2 DGEBA/對(duì)甲氧基苯胺體系聚胺醚的制備與性能32-46
• 3.2.1 DGEBA/對(duì)甲氧基苯胺體系的反應(yīng)特性32-36
• 3.2.1.1 反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析33-35
• 3.2.1.2 外推法求最佳反應(yīng)溫度范圍35-36
• 3.2.2 DGEBA/對(duì)甲氧基苯胺體系反應(yīng)程度跟蹤分析36-39
• 3.2.2.1 反應(yīng)體系黏度36-37
• 3.2.2.2 熔體流動(dòng)速率37-39
• 3.2.3 聚胺醚的溶解性能39-40
• 3.2.4 聚胺醚的結(jié)構(gòu)表征40-41
• 3.2.5 聚胺醚的分子量及分布41
• 3.2.6 聚胺醚的熱性能41-44
• 3.2.6.1 玻璃化轉(zhuǎn)變溫度41-43
• 3.2.6.2 熱失重分析43-44
• 3.2.7 聚胺醚澆注體的力學(xué)性能44-45
• 3.2.7.1 彎曲性能44-45
• 3.2.7.2 沖擊性能45
• 3.2.8 小結(jié)45-46
• 3.3 連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚胺醚單向復(fù)合材料的性能46-50
• 3.3.1 力學(xué)性能46-47
• 3.3.2 熱穩(wěn)定性47-48
• 3.3.3 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能48-49
• 3.3.4 微觀形貌分析49-50
• 3.3.5 小結(jié)50
• 3.4 共聚聚胺醚及其復(fù)合材料的制備與性能50-63
• 3.4.1 DGEBA/哌嗪體系聚胺醚的制備與性能51-55
• 3.4.1.1 DGEBA/哌嗪體系的反應(yīng)特性51-52
• 3.4.1.2 DGEBA/哌嗪體系室溫下的“適用期”52-54
• 3.4.1.3 聚胺醚的紅外結(jié)構(gòu)表征54
• 3.4.1.4 聚胺醚澆注體的基本性能54-55
• 3.4.2 共聚聚胺醚的制備與性能55-57
• 3.4.2.1 力學(xué)性能56-57
• 3.4.2.2 熱穩(wěn)定性57
• 3.4.3 共聚聚胺醚單向復(fù)合材料的性能57-62
• 3.4.3.1 力學(xué)性能58-59
• 3.4.3.2 熱穩(wěn)定性59
• 3.4.3.3 動(dòng)態(tài)熱機(jī)械性能59-61
• 3.4.3.4 微觀形貌分析61-62
• 3.4.4 小結(jié)62-63
• 第四章 結(jié)論部分63-65
• 參考文獻(xiàn)65-69
• 致謝69-71
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文71-73
• 作者及導(dǎo)師簡(jiǎn)介73-75
• 附件75-76

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：980685