航空高性能RTM环氧树脂及成型工艺

【类型】学位论文

【作者】张小燕 

【关键词】 粘度特性 固化反应动力学 力学性能 耐热性 层合板 环氧树脂 成型工艺

【摘要】RTM工艺作为复合材料的重要成型方法之一，具有高效、制件质量稳定、尺寸精度高、对环境污染小等优点，因而在航空复合材料的制造中也发挥了重要的作用。先进复合材料用RTM工艺的关键是研发适用于RTM工艺的高性能树脂基体，但高性能树脂普遍存在工艺性和使用性能之间的矛盾。环氧树脂因其良好的综合性能被广泛应用在航空航天、电子工业等领域，但其耐热性不高、韧性不足，限制了它在航空领域的进一步应用。AG-80作为一四官能度缩水甘油胺类环氧树脂，耐热性良好，玻璃化转变温度Tg可高达240～280℃，常用作宇航级碳纤维增强复合材料的基体材料，但由于固化物交联密度过大，材料韧性较差，故需对其进行改性。本文选择采用双酚A型环氧E-51对其进行共混改性。RTM用树脂对其粘度特性要求较高，故本文首先对共混树脂体系的流变性进行测试，判断是否满足RTM工艺低粘度要求。通过差示扫描量热分析，对共混树脂体系的固化反应动力学、固化工艺制度及固化机理进行了研究。并对各个树脂浇注体的力学性能、耐热性、吸水性等进行了分析和评价。结果表明:本文第二、三章采用MeTHPA固化的5种组分中，当AG-80∶E-51为100∶50时力学性能最为稳定，但拉伸强度较低。为了进一步提高材料综合性能，对固化剂种类及比例进行调整，得到AG-80100/E-5150/Tx026/DMDC的B1体系呈现出良好的综合性能，其树脂浇注体具有高韧高强的特点，吸水率较低、反应性良好，但固化物的模量和耐热性有所降低。此改性体系的表观活化能△E为61.36 kJ/mol，反应级数n为0.947，指前因子A为7.55106S-1。根据DSC曲线，采用T-β外推法，并结合实际的实验经验，最终确定工艺固化制度为:80℃/2h+120℃/2h+200℃/2h。本文还对以上树脂体系的单向碳纤维层合板进行表征和研究。实验结果显示，层合板的力学性能、耐热性、耐水性等较为优异。通过扫描电镜分析得到，树脂与纤维界面的粘接性良好。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】武汉理工大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】王继辉，胡平

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