碳纤维环氧预浸料储放老化及其对复合材料性能影响研究

发布时间：2020-08-18 13:23

【摘要】：预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物,制成树脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料。预浸料作为复合材料的中间材料,预浸料的很多性能对复合材料的质量产生直接影响,预浸料的性能对复合材料成型后质量的影响至关重要。本文针对热固性环氧树脂预浸料的储放老化展开研究。热固性预浸料在生产后到使用的这段时间内,预浸料会发生缓慢的固化。这种固化对复合材料的生产和成型质量是不利的,在实际生产中,怎样对复合材料老化程度进行表征,并且获得老化对最终复合材料性能的影响显得尤为重要。本文对制备完成的预浸料进行分阶段的老化,按照不同的老化时间,分别对预浸料的树脂流动度、热焓值、树脂含量、挥发分含量和预浸料的粘性的影响进行研究,从而发现出老化对预浸料性能的影响规律。实验表明,发现随着老化时间的延长,预浸料树脂的流动度降低,可溶性树脂含量减少,挥发分含量基本不变,预浸料粘性显著降低。树脂固化反应时的热焓值随着老化时间的增加而降低。研究还对预浸料进行了不同升温条件下的DSC(差示扫描量热法)测试,通过对不同升温下预浸料的热分析曲线数据分析,开展预浸料树脂固化动力学研究,确定预浸料的固化参数,在固化动力学研究中建立固化时间和固化度之间的关系式,并以此为基础,建立了老化时间和老化程度之间的关系。本文在研究预浸料老化特性的基础上,使用不同时间老化的预浸料制作了复合材料板材,然后使用动态力学热分析仪器和万能材料试验机分别测试了复合板材的动态力学性能、弯曲性能、层间剪切性能,研究了预浸料老化时间对复合材料力学性能的影响。结果显示,随着老化时间的延长,复合材料板材的弯曲性能开始有明显下降,但随后一段时间内变化不明显。随着老化时间的延长,复合材料板材的阻尼因子内耗峰峰值降低,峰值出现的温度更高。损耗模量内耗峰峰值模量降低,峰值出现的温度更高。储能模量玻璃化转变区起始温度升高,终止温度基本不变,玻璃化转变区缩短。本文还利用了不同温度下化学反应速率的函数关系,阿伦尼乌斯方程,在老化条件已知的情况下,建立老化时间和老化程度的关系。方程的建立对于开展预浸料储放后的质量预测将起到一定的理论指导。
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33

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本文编号：2796270