基于E-51環(huán)氧樹脂改性的復(fù)合材料高溫力學(xué)性能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-11-25 16:40
環(huán)氧樹脂具有力學(xué)強(qiáng)度高、工藝性能好等優(yōu)勢(shì),以其作為基體的碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料廣泛應(yīng)用于航空器結(jié)構(gòu)部件。目前,環(huán)氧樹脂服役溫度通常在60℃以下,導(dǎo)致碳纖維/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料服役溫度較低,限制其在熱端部件的應(yīng)用。因此,研究提升環(huán)氧樹脂耐熱性能和力學(xué)性能的改性方法,提高其服役溫度并研究耐高溫復(fù)合材料層合板制備工藝,對(duì)先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料的研發(fā)與應(yīng)用具有重要意義。本文選用四官能團(tuán)環(huán)氧樹脂E-1762和雙馬樹脂BMI與環(huán)氧樹脂E-51混合,制備不同共混比例E-51/E-1762體系和E-51/BMI體系的改性樹脂,采用差示掃描量熱法（DSC）、流變實(shí)驗(yàn)研究玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度Tg、黏度等熱性能,基于納米壓痕實(shí)驗(yàn)研究20-140℃下納米硬度、納米模量的變化趨勢(shì),結(jié)合掃描電鏡表征樹脂體系相結(jié)構(gòu),利用固化動(dòng)力學(xué)理論推算反應(yīng)級(jí)數(shù),分析改性機(jī)理并優(yōu)化改性配方。在此基礎(chǔ)上,基于“半浸漬法”制備碳纖維/改性樹脂復(fù)合材料層合板,通過層合板斷口形貌分析高溫?fù)p傷機(jī)理,結(jié)合20-180℃彎曲性能和層間剪切性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果提出最優(yōu)改性方案。結(jié)果表明,最優(yōu)改性樹脂配方為:E-51:E-1762=1:1、固化...
【文章來源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
高性能樹脂基體使用溫度與韌性（CAI）[7]
中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2PES樹脂內(nèi)半穿網(wǎng)絡(luò)示意圖(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于單體水性環(huán)氧樹脂BAC170，選用聚醚砜PES為改性劑，在高溫下實(shí)現(xiàn)樹脂的固化，并利用光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)樹脂單體與改性劑的預(yù)固化過程。水性環(huán)氧樹脂是指通過親水基的接枝改性[20]，使環(huán)氧樹脂以納米相的形式分散在以水為介質(zhì)的連續(xù)相中，其形成的穩(wěn)定分散體系能保持環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，并提升黏結(jié)、涂覆等工藝性能。結(jié)果顯示，改性后樹脂Tg上升20℃，約為150℃，層合板的抗沖擊性能提高9%，達(dá)到83.7J/m，斷裂韌性提高35%，為2.9MPa·m1/2。BAC170與PES具有良好的互溶性，是促進(jìn)改性樹脂復(fù)合材料層合板力學(xué)性能提升的主要因素。由此可考慮，提升改性劑與環(huán)氧樹脂相容性的有效方法之一便是提高樹脂的親水性，實(shí)現(xiàn)樹脂在低溫環(huán)境較大程度的分散。圖1-3光學(xué)顯微鏡下PES在環(huán)氧樹脂中的溶解過程（120℃環(huán)境）（a）20分鐘；（b）40分鐘；（c）60分鐘；（d）80分鐘；（e）100分鐘；（f）120分鐘[19]
中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2PES樹脂內(nèi)半穿網(wǎng)絡(luò)示意圖(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于單體水性環(huán)氧樹脂BAC170，選用聚醚砜PES為改性劑，在高溫下實(shí)現(xiàn)樹脂的固化，并利用光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)樹脂單體與改性劑的預(yù)固化過程。水性環(huán)氧樹脂是指通過親水基的接枝改性[20]，使環(huán)氧樹脂以納米相的形式分散在以水為介質(zhì)的連續(xù)相中，其形成的穩(wěn)定分散體系能保持環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，并提升黏結(jié)、涂覆等工藝性能。結(jié)果顯示，改性后樹脂Tg上升20℃，約為150℃，層合板的抗沖擊性能提高9%，達(dá)到83.7J/m，斷裂韌性提高35%，為2.9MPa·m1/2。BAC170與PES具有良好的互溶性，是促進(jìn)改性樹脂復(fù)合材料層合板力學(xué)性能提升的主要因素。由此可考慮，提升改性劑與環(huán)氧樹脂相容性的有效方法之一便是提高樹脂的親水性，實(shí)現(xiàn)樹脂在低溫環(huán)境較大程度的分散。圖1-3光學(xué)顯微鏡下PES在環(huán)氧樹脂中的溶解過程（120℃環(huán)境）（a）20分鐘；（b）40分鐘；（c）60分鐘；（d）80分鐘；（e）100分鐘；（f）120分鐘[19]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂預(yù)浸料鋪覆黏性及其儲(chǔ)存老化行為[J]. 秦永樂,孟江燕,李偉東,鐘翔嶼,包建文. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2019(08)
[2]MT300/802雙馬樹脂基復(fù)合材料固化工藝及高溫力學(xué)性能[J]. 李健芳,郭鴻俊,高楊,張東霞,李桂洋. 宇航材料工藝. 2019(04)
[3]非活性稀釋劑對(duì)常溫固化環(huán)氧樹脂性能的影響[J]. 賈彩霞,梁祿忠,王乾,曾文,康紅偉. 高分子材料科學(xué)與工程. 2019(01)
[4]N-（4-羥基苯基）馬來酰亞胺改性環(huán)氧樹脂研究[J]. 程士心,徐任信,沈杰,孟德天,楊歡. 熱固性樹脂. 2018(06)
[5]非等溫DSC法不飽和聚酯樹脂固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J]. 孟琳,楊超越,高翼強(qiáng). 熱固性樹脂. 2018(05)
[6]航天器結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來展望[J]. 王惠芬,楊碧琦,劉剛. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(S1)
[7]以拉剪方式定量表征預(yù)浸料黏性的方法研究[J]. 王潔宇,朱凱,沈超. 高科技纖維與應(yīng)用. 2018(01)
[8]基于納米力學(xué)的T300/PEEK復(fù)合材料各組分原位力學(xué)性能測(cè)試[J]. 嚴(yán)炎,牛一凡,姚佳偉. 塑料工業(yè). 2017(08)
[9]耐高溫環(huán)氧樹脂改性研究進(jìn)展[J]. 于越,黃鳳春,張浩,周敏,胡杰,郭安儒. 中國(guó)膠粘劑. 2017(07)
[10]一種高溫環(huán)氧樹脂的工藝及力學(xué)性能[J]. 陳吉平,高龍飛,蘇佳智,錢建華,付建輝. 工程塑料應(yīng)用. 2017(04)
博士論文
[1]改性高溫高韌環(huán)氧樹脂及其CF增強(qiáng)復(fù)合材料環(huán)境適應(yīng)性研究[D]. 喬琨.山東大學(xué) 2013
碩士論文
[1]雙馬來酰亞胺改性環(huán)氧樹脂體系的性能研究[D]. 劉寧.湖南工業(yè)大學(xué) 2012
[2]無紡布涂附磨具用環(huán)氧樹脂膠黏劑的制備及應(yīng)用研究[D]. 董新.華南理工大學(xué) 2011
[3]耐高溫高韌性聚酰亞胺樹脂及其復(fù)合材料的制備[D]. 魏建峰.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2011
[4]聚膦腈改性環(huán)氧樹脂的研究[D]. 顧曉俊.上海交通大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3518525
【文章來源】：中國(guó)民航大學(xué)天津市
【文章頁數(shù)】：79 頁
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【部分圖文】：
高性能樹脂基體使用溫度與韌性（CAI）[7]
中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2PES樹脂內(nèi)半穿網(wǎng)絡(luò)示意圖(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于單體水性環(huán)氧樹脂BAC170，選用聚醚砜PES為改性劑，在高溫下實(shí)現(xiàn)樹脂的固化，并利用光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)樹脂單體與改性劑的預(yù)固化過程。水性環(huán)氧樹脂是指通過親水基的接枝改性[20]，使環(huán)氧樹脂以納米相的形式分散在以水為介質(zhì)的連續(xù)相中，其形成的穩(wěn)定分散體系能保持環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，并提升黏結(jié)、涂覆等工藝性能。結(jié)果顯示，改性后樹脂Tg上升20℃，約為150℃，層合板的抗沖擊性能提高9%，達(dá)到83.7J/m，斷裂韌性提高35%，為2.9MPa·m1/2。BAC170與PES具有良好的互溶性，是促進(jìn)改性樹脂復(fù)合材料層合板力學(xué)性能提升的主要因素。由此可考慮，提升改性劑與環(huán)氧樹脂相容性的有效方法之一便是提高樹脂的親水性，實(shí)現(xiàn)樹脂在低溫環(huán)境較大程度的分散。圖1-3光學(xué)顯微鏡下PES在環(huán)氧樹脂中的溶解過程（120℃環(huán)境）（a）20分鐘；（b）40分鐘；（c）60分鐘；（d）80分鐘；（e）100分鐘；（f）120分鐘[19]
中國(guó)民航大學(xué)碩士學(xué)位論文4圖1-2PES樹脂內(nèi)半穿網(wǎng)絡(luò)示意圖(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于單體水性環(huán)氧樹脂BAC170，選用聚醚砜PES為改性劑，在高溫下實(shí)現(xiàn)樹脂的固化，并利用光學(xué)顯微鏡實(shí)時(shí)觀測(cè)樹脂單體與改性劑的預(yù)固化過程。水性環(huán)氧樹脂是指通過親水基的接枝改性[20]，使環(huán)氧樹脂以納米相的形式分散在以水為介質(zhì)的連續(xù)相中，其形成的穩(wěn)定分散體系能保持環(huán)氧樹脂的力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)，并提升黏結(jié)、涂覆等工藝性能。結(jié)果顯示，改性后樹脂Tg上升20℃，約為150℃，層合板的抗沖擊性能提高9%，達(dá)到83.7J/m，斷裂韌性提高35%，為2.9MPa·m1/2。BAC170與PES具有良好的互溶性，是促進(jìn)改性樹脂復(fù)合材料層合板力學(xué)性能提升的主要因素。由此可考慮，提升改性劑與環(huán)氧樹脂相容性的有效方法之一便是提高樹脂的親水性，實(shí)現(xiàn)樹脂在低溫環(huán)境較大程度的分散。圖1-3光學(xué)顯微鏡下PES在環(huán)氧樹脂中的溶解過程（120℃環(huán)境）（a）20分鐘；（b）40分鐘；（c）60分鐘；（d）80分鐘；（e）100分鐘；（f）120分鐘[19]
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]碳纖維增強(qiáng)雙馬來酰亞胺樹脂預(yù)浸料鋪覆黏性及其儲(chǔ)存老化行為[J]. 秦永樂,孟江燕,李偉東,鐘翔嶼,包建文. 復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2019(08)
[2]MT300/802雙馬樹脂基復(fù)合材料固化工藝及高溫力學(xué)性能[J]. 李健芳,郭鴻俊,高楊,張東霞,李桂洋. 宇航材料工藝. 2019(04)
[3]非活性稀釋劑對(duì)常溫固化環(huán)氧樹脂性能的影響[J]. 賈彩霞,梁祿忠,王乾,曾文,康紅偉. 高分子材料科學(xué)與工程. 2019(01)
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[5]非等溫DSC法不飽和聚酯樹脂固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究[J]. 孟琳,楊超越,高翼強(qiáng). 熱固性樹脂. 2018(05)
[6]航天器結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用現(xiàn)狀與未來展望[J]. 王惠芬,楊碧琦,劉剛. 材料導(dǎo)報(bào). 2018(S1)
[7]以拉剪方式定量表征預(yù)浸料黏性的方法研究[J]. 王潔宇,朱凱,沈超. 高科技纖維與應(yīng)用. 2018(01)
[8]基于納米力學(xué)的T300/PEEK復(fù)合材料各組分原位力學(xué)性能測(cè)試[J]. 嚴(yán)炎,牛一凡,姚佳偉. 塑料工業(yè). 2017(08)
[9]耐高溫環(huán)氧樹脂改性研究進(jìn)展[J]. 于越,黃鳳春,張浩,周敏,胡杰,郭安儒. 中國(guó)膠粘劑. 2017(07)
[10]一種高溫環(huán)氧樹脂的工藝及力學(xué)性能[J]. 陳吉平,高龍飛,蘇佳智,錢建華,付建輝. 工程塑料應(yīng)用. 2017(04)
博士論文
[1]改性高溫高韌環(huán)氧樹脂及其CF增強(qiáng)復(fù)合材料環(huán)境適應(yīng)性研究[D]. 喬琨.山東大學(xué) 2013
碩士論文
[1]雙馬來酰亞胺改性環(huán)氧樹脂體系的性能研究[D]. 劉寧.湖南工業(yè)大學(xué) 2012
[2]無紡布涂附磨具用環(huán)氧樹脂膠黏劑的制備及應(yīng)用研究[D]. 董新.華南理工大學(xué) 2011
[3]耐高溫高韌性聚酰亞胺樹脂及其復(fù)合材料的制備[D]. 魏建峰.長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué) 2011
[4]聚膦腈改性環(huán)氧樹脂的研究[D]. 顧曉俊.上海交通大學(xué) 2011
本文編號(hào)：3518525
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