空間探測技術的發(fā)展要求探測精度不斷提高,加大空間光學鏡面的口徑成為了有效手段,而更大的口徑意味著自重的增加,發(fā)射成本和難度也隨之增加,傳統(tǒng)的玻璃材料、金屬材料和陶瓷材料等已經(jīng)漸漸無法滿足要求。因此,采用合理的材料對空間光學鏡面進行輕量化設計成為了亟需解決的問題。本論文選擇了碳纖維/氰酸酯復合材料作為輕量化空間光學鏡面的制作材料。首先,通過對氰酸酯樹脂基體改性,制備出滿足空間結(jié)構(gòu)要求的樹脂基體,沖擊強度達到16.4KJ/m2,彎曲強度達到127MPa,拉伸強度達到73MPa,斷裂延伸率達到3.4%,吸濕性能比傳統(tǒng)環(huán)氧樹脂降低了 83%～85%;其次,通過對碳纖維/氰酸酯復合材料進行鋪層設計,使碳纖維/氰酸酯復合材料達到準零膨脹狀態(tài),0°與90°層合板的彈性模量分別為82.1GPa和76.3GPa,熱膨脹系數(shù)分別為0.78×10-6和0.95×10-6;輻照后碳纖維/氰酸酯復合材料的力學性能保留率大于84%,耐輻照性能優(yōu)異;碳纖維/氰酸酯復合材料的層間剪切強度比碳纖維/環(huán)氧復合材料提高了 35%,碳纖維/氰酸酯復合材料的真空逸氣性能和耐吸濕性能明顯優(yōu)于碳纖維/環(huán)氧復合材料,滿足空間光學鏡面... 

【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：81 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１樹脂澆鑄體拉伸試樣尺寸圖??

２．?５．?２彎曲實驗??樹脂澆鑄體彎曲實驗按照ＧＢ／Ｔ?２５６７－２００８標準進行，試樣的外觀檢查、狀態(tài)調(diào)節(jié)??和尺寸的精確測量后在萬能試驗機上進行彎曲實驗，試樣形狀如圖２．３所示，環(huán)境溫度??為（２３±２）?°Ｃ，相對濕度（５０±５）?％，速率為２ｍｍ／ｍｉｎ，實驗結(jié)果�。祩�有效試樣數(shù)據(jù)??的算術平均值。本實驗中，取試樣厚度／ｚ為４±０．２＿，寬度６為１５ｍｍ，長度／不小于??２０六。碳纖維／氰酸酯復合材料的彎曲實驗按照ＧＢ／Ｔ?１４４９－２００５標準進行，條件與樹脂澆??鑄體相同，試樣形狀也相同，厚度Ａ為１？３ｍｍ，寬度６為１５±０．５ｍｍ，長度／最小為??２０／２。?????????］?Ｊ?１?ｂ??圖２．３樹脂澆鑄體和復合材料彎曲試樣形狀圖??２．?５．?３沖擊實驗??按照ＧＢ／Ｔ?２５６７－２００８樹脂澆鑄體沖擊試驗方法標準進行試樣的外觀檢查、狀態(tài)調(diào)??節(jié)和尺寸的精確測量，并在沖擊試驗機上測試沖擊強度，試樣尺寸如圖２．４所示，環(huán)境??溫度為（２３±２）?°Ｃ，相對濕度（５０±５）?％，實驗結(jié)果取５個有效試樣數(shù)據(jù)的算術平均值。??１８??

氰酸酯樹脂與熱固性樹脂共聚的增軔原理與同熱塑性樹脂共混進行增軔類似，因此也會??影響氰酸酯樹脂的耐熱性和耐吸濕性等。基于以上原因，本文的研究拋開了以往的改性??思路，轉(zhuǎn)而從樹脂的分子結(jié)構(gòu)角度出發(fā)改性氰酸酯樹脂，如圖３．１所示為氰酸酯樹脂改??性前后分子構(gòu)象的變化，這種改性手段采用了分子構(gòu)象比較多的聚氨酯改性環(huán)氧樹脂與??氰酸酯樹脂共聚，增加了分子鏈段的自由體積，也降低了分子結(jié)構(gòu)中三嗪環(huán)的含量，使??其在工藝條件下具有合適的粘度，得到對氰酸酯樹脂增韌改性的效果，從而設計出滿足??熱熔預浸工藝和模壓成型工藝條件的氰酸酯樹脂材料。???（ａ）未改性氰酸酯樹脂?（ｂ）改性氰酸酯樹脂??圖３．１氰酸酯樹脂改性前后分子構(gòu)象??３．?２氰酸酯樹脂的改性研究??３．２．?１催化劑種類的選擇??氰酸酯單體在加熱的情況下，傾向于通過分子間反應生成三嗪環(huán)結(jié)構(gòu)，但是事實上??三嗪環(huán)反應在無任何催化劑存在的情況下很難進行。研究表明，氰酸酯單體中存在的少??量水分以及在合成中殘留下來的酚和金屬離子等都可催化氰酸酯的固化，即在加熱的條??件下，氰酸酯單體自身含有的活潑氫等雜質(zhì)與單體發(fā)生反應，生成的中間體或產(chǎn)物對氰??酸酯的固化起到催化作用

【參考文獻】：
期刊論文
[1]熱熔預浸料預浸工藝研究[J]. 韓成智,張藝萌,凌輝,程雷.  玻璃鋼/復合材料. 2014(05)
[2]國外空間反射鏡材料及應用分析[J]. 劉韜,周一鳴,江月松.  航天返回與遙感. 2013(05)
[3]碳纖維復合材料在空間光學相機中的應用研究[J]. 安源,金光.  材料導報. 2012(11)
[4]樹脂基復合材料成型工藝的發(fā)展[J]. 何亞飛,矯維成,楊帆,劉文博,王榮國.  纖維復合材料. 2011(02)
[5]碳纖維復合材料在航天領域的應用[J]. 李威,郭權(quán)鋒.  中國光學. 2011(03)
[6]復合材料模壓成型的工藝特性和影響因素分析[J]. 沃西源,薛芳,李靜.  高科技纖維與應用. 2009(06)
[7]SiC空間反射鏡材料及其表面改性技術現(xiàn)狀分析[J]. 高勁松,申振峰,王笑夷,王彤彤,陳紅,鄭宣鳴.  中國光學與應用光學. 2009(02)
[8]空間主鏡制備方法[J]. 王相京,陳結(jié)祥,張毅,涂碧海,趙平建,劉建國.  大氣與環(huán)境光學學報. 2009(02)
[9]1.2m SiC主鏡輕量化設計與分析[J]. 王富國,楊洪波,趙文興,楊飛.  光學精密工程. 2009(01)
[10]碳纖維復合材料在光學遙感器中的應用探討[J]. 盛磊,陳萍.  航天返回與遙感. 2008(03)

博士論文
[1]2m量級空間反射鏡組件設計與優(yōu)化[D]. 王書新.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2013
[2]氰酸酯樹脂基體改性及其復合材料的研究[D]. 王結(jié)良.西北工業(yè)大學 2006

碩士論文
[1]碳纖維/氰酸脂樹脂復合材料纏繞工藝與性能研究[D]. 魏海旭.哈爾濱工業(yè)大學 2015
[2]高陶瓷相Al/SiC復合材料化學鍍鎳工藝及質(zhì)子輻照行為[D]. 周君.哈爾濱工業(yè)大學 2014
[3]空間相機2m口徑SiC主鏡的輕量化及支撐結(jié)構(gòu)設計與分析[D]. 葉偉楠.中國科學院研究生院（長春光學精密機械與物理研究所） 2011
[4]酚醛氰酸酯的固化反應、結(jié)構(gòu)與性能的研究[D]. 耿向明.武漢理工大學 2007
[5]大口徑空間靈巧望遠鏡系統(tǒng)中主反射鏡的研究[D]. 趙洪波.中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所） 2007



本文編號：2970699