環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料在極地低溫環(huán)境中服役時(shí),材料的脆化是需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。環(huán)氧樹(shù)脂由于交聯(lián)密度大,存在著脆性高的問(wèn)題,在低溫環(huán)境下使用時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂韌性不足的問(wèn)題會(huì)更加突顯,這制約了環(huán)氧樹(shù)脂及復(fù)合材料在極地環(huán)境中的應(yīng)用。本文以雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂E54為基體,通過(guò)改變環(huán)增韌劑類(lèi)型,分別采用物理共混改性和活性反應(yīng)改性的方法,設(shè)計(jì)制備了兩種耐低溫環(huán)氧樹(shù)脂體系E54/EE41/DDS和E54/PEK-C/DDS。利用非等溫DSC測(cè)試和外推法確定了固化特征溫度。采用Kissinger和Ozawa法計(jì)算了兩種環(huán)氧樹(shù)脂固化體系的表觀活化能和反應(yīng)級(jí)數(shù)。通過(guò)非線性擬合的方法建立了兩種環(huán)氧樹(shù)脂體系的自催化模型動(dòng)力學(xué)方程,經(jīng)驗(yàn)證模型方程能較好地符合實(shí)驗(yàn)結(jié)果。采用非模型擬合法研究發(fā)現(xiàn)隨著固化度增大兩種體系的活化能都出現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì),兩種體系都是自催化反應(yīng)。紅外光譜分析表明兩種環(huán)氧樹(shù)脂體系的固化反應(yīng)機(jī)理為胺類(lèi)的自催化反應(yīng)。對(duì)于E54/EE41/DDS環(huán)氧樹(shù)脂體系,在常溫下,當(dāng)m（EE41）:m（DGEBA）為3:1時(shí),環(huán)氧樹(shù)脂的拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率最大,相比未增韌環(huán)氧樹(shù)脂增大了53.3%和131.4%。在低溫下,... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工程大學(xué)黑龍江省 211工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：84 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂的結(jié)構(gòu)化學(xué)式（2）縮水甘油酯型，該類(lèi)環(huán)氧樹(shù)脂活性較大，粘結(jié)性好，但耐水性較差

將三維環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)中分子間的空閑空間定義為自由空件下的增韌機(jī)制。他們提出，在低溫下自由空間的存在緩環(huán)氧樹(shù)脂斷裂韌性提高。UekiT 等[20]設(shè)計(jì)了幾組不同的性能和熱性能，結(jié)果表明化學(xué)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的控制對(duì)于優(yōu)化重要，在提高低溫?cái)嗔秧g性時(shí)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)應(yīng)優(yōu)先于化學(xué)結(jié)構(gòu)同數(shù)量環(huán)氧基的環(huán)氧樹(shù)脂混合，使用多官能環(huán)氧四縮水作為改性劑，以提高雙酚 A 環(huán)氧樹(shù)脂體系在低溫下的斷大環(huán)氧當(dāng)量和具有柔性分子結(jié)構(gòu)的樹(shù)脂在低溫下表現(xiàn)出環(huán)氧樹(shù)脂的斷裂韌性取決于裂紋尖端的分子間力和應(yīng)力松脂在低溫下存在裂紋尖端應(yīng)力松弛，因此裂紋尖端的分子韌性十分重要。Hartwig G 等[3]總結(jié)的環(huán)氧樹(shù)脂性和交聯(lián)線膨脹系數(shù)受交聯(lián)度影響較大，機(jī)械強(qiáng)度、線膨脹系數(shù)和 R P 和 Walsh R P[23]研究了多種環(huán)氧樹(shù)脂體系在 4K，77顯示溫度越模量越高，但低拉伸強(qiáng)度越低，并且數(shù)據(jù)較離

但是本身是柔性的，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度較低，會(huì)降低環(huán)氧樹(shù)來(lái)說(shuō)，橡膠相比交聯(lián)環(huán)氧樹(shù)脂松散得多，因?yàn)樗哂袩o(wú)定形元的尺寸大于環(huán)氧樹(shù)脂網(wǎng)絡(luò)中的自由體積，橡膠的添加導(dǎo)致對(duì)于橡膠第二相改性環(huán)氧樹(shù)脂的室溫增韌機(jī)理有較多的研究的分析模型，然而在低溫下的增韌機(jī)制研究比較少。橡膠改理有剪切帶化、塑性空隙擴(kuò)展和橡膠橋接，以及裂紋撓度 R 等[32]對(duì) CSR 顆粒增韌環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行室溫和 100K 下的沖紋尖端前面的核-殼界面處剝離，并且在 100K 下測(cè)試的在殼析得出局部剪切帶和和大量空隙生長(zhǎng)的增加是 CSR 改性環(huán)機(jī)制。在液氮溫度下測(cè)試發(fā)現(xiàn)的二次裂紋增加和相鄰殘余應(yīng)與 RT 下剪切變形和空隙生長(zhǎng)增加相似的增韌機(jī)制，如圖 及相鄰殘余應(yīng)力場(chǎng)之間的相互作用師 CSR 橡膠顆粒是能夠種主要機(jī)制。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]耐低溫環(huán)氧膠粘劑研究進(jìn)展[J]. 廖宏,吳冶平,陳茂斌.  熱固性樹(shù)脂. 2018(02)
[2]氧化石墨烯有序排列對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料低溫性能影響[J]. 鄧富泉,張麗,楊松,桑亞非,劉茹,孔瑞瑞,徐亞蒙,赫玉欣.  高分子材料科學(xué)與工程. 2017(07)
[3]電子封裝用環(huán)氧樹(shù)脂專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)展[J]. 陳曉靖.  工業(yè)設(shè)計(jì). 2017(01)
[4]碳納米管有序排列對(duì)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料低溫性能的影響[J]. 赫玉欣,楊松,張麗,桑亞非,陸昶,劉春太,曹?chē)?guó)喜,蔣元力.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2017(08)
[5]低溫用碳/環(huán)氧復(fù)合材料性能[J]. 史漢橋,唐占文,孫建波,崔超,孫寶崗.  宇航材料工藝. 2016(04)
[6]基于非模型法研究環(huán)氧樹(shù)脂的固化動(dòng)力學(xué)行為[J]. 張驍亞,秦文峰,唐慶如.  西安航空學(xué)院學(xué)報(bào). 2015(03)
[7]石墨烯-多壁碳納米管協(xié)同增強(qiáng)環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的低溫力學(xué)性能[J]. 沈小軍,孟令軒,付紹云.  復(fù)合材料學(xué)報(bào). 2015(01)
[8]復(fù)合材料在航天運(yùn)載器超低溫燃料箱上的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用[J]. 于柏峰.  纖維復(fù)合材料. 2014(04)
[9]適用于液氮溫度下的環(huán)氧樹(shù)脂膠粘劑研究[J]. 趙飛明,凌銘博,王昕.  粘接. 2014(12)
[10]Simultaneously Enhanced Cryogenic Tensile Strength,Ductility and Impact Resistance of Epoxy Resins by Polyethylene Glycol[J]. Qingping Feng,Jiaoping Yang,Yu Liu,Hongmei Xiao,Shaoyun Fu.  Journal of Materials Science & Technology. 2014(01)

博士論文
[1]改性聚醚醚酮增韌環(huán)氧樹(shù)脂的研究[D]. 胡兵.武漢理工大學(xué) 2007

碩士論文
[1]適用于超低溫環(huán)境的環(huán)氧基復(fù)合材料設(shè)計(jì)與力學(xué)性能表征[D]. 叢慶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[2]耐低溫預(yù)浸料樹(shù)脂體系設(shè)計(jì)與復(fù)合材料評(píng)價(jià)及增韌機(jī)制研究[D]. 劉思暢.北京化工大學(xué) 2016
[3]超低溫用環(huán)氧樹(shù)脂及其碳纖維織物增強(qiáng)復(fù)合材料的研究[D]. 翁春曉.武漢理工大學(xué) 2012
[4]納米SiO2改性環(huán)氧樹(shù)脂及其復(fù)合材料低溫力學(xué)性能研究[D]. 耿立艷.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
[5]超支化聚酯/環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料的制備與性能研究[D]. 張華林.湘潭大學(xué) 2004



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