用于液氧环境的环氧/苯并噁嗪树脂体系的设计、制备与性能研究
发布时间：2021-07-05 10:16
液氧是航天器燃料体系中应用最为广泛的氧化剂。液氧贮箱体积巨大,研发用于制造液氧贮箱的轻质材料,对于航天器整体减重,提高有效载荷比,降低发射成本有着巨大的意义。聚合物基纤维增强复合材料由于具有极高的比强度和比模量,因此成为了最具应用潜力的新型结构材料。然而,航天发射关系重大,聚合物材料用于液氧贮箱的安全性是必须摆在首位的因素。本文以获得液氧相容的聚合物基纤维增强复合材料的基体树脂为研究目标,以热点理论和自由基理论为理论基础,通过在环氧树脂中引入苯并噁嗪结构以提高固化物的热稳定性,引入含磷基团对聚合物热解过程中生成的自由基进行捕获,最终获得了与液氧相容的环氧/苯并噁嗪基体树脂。最后,引入改性纳米粒子对环氧/苯并噁嗪树脂基体的力学性能进行增强,得到了力学性能良好的与液氧相容的树脂基体材料。论文各章节主要内容如下:1.在双酚A型环氧树脂分子侧链引入烷氧基接入点,得到改性环氧树脂EP-IPTS。采用溶胶凝胶法,将合成的DOPO衍生物DOPO-TVS以Si-O共价键引入到环氧分子侧链,在不消耗环氧树脂环氧基的情况下,同时引入了具有自由基捕获作用的DOPO结构和增韧作用的网状聚硅氧烷结构。由于交联密...
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?８〇６丨１＾研制的（１）２．４１１１（上）和０５．５１１１（下）的复合材料贮箱［４５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｔａｎｋｓ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?Ｂｏｅｉｎｇ?（ｔｏｐ：?２．４?ｍ．?ｂｏｔｔｏｍ：?５．５?ｍ）．??
幕费酰?讲?f嗪树脂体系的设计、制备与性能研究??ｌｌｐ｜｜Ｍ??图１．３?Ｓｐａｃｅ?Ｘ公司研制的直径１２?ｍ的低温复合材料贮箱［４７］??Ｆｉｇ．?１．３?Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｔａｎｋ?ｏｆ?０１２?ｍ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?Ｓｐａｃｅ?Ｘ．??从ＮＡＳＡ与ＬＭ制造的直径１．２?ｍ?ｆｔ箱，到ＳｐａｃｅＸ公司研制的直径１２?ｍ复合材料??贮箱，复合材料贮箱的尺寸与航空航天器的实际需求正在不断靠近，如图１．４所示。复??合材料贮箱在重量、成本、制造周期方面均显现巨大优势。因此，研制复合材料推进剂??贮箱己成为必然趋势［４８］。??减重?２〇￣４〇％??成本降低约２５。／。??ａ麵翁“??〇??＾???１９９６?２０１４?２０１６??年份??图１．４国外复合材料推进剂贮箱发展历程??Ｆｉｇ．?１．４?Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ?ｏｆ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ?ｔａｎｋｓ??１．２．２国内复合材料低温推进剂贮箱研究进展??２００２年，国家８６３计划正式立项开展复合材料液氧储罐与铝锂合金液氢贮箱的研究??工作。此后，国内一些科研单位进行了聚合物材料与液氧相容性的研究工作。国防科技??４??
定质量的重锤从一定高度自由落下，重锤下方撞针击中完全浸没于液氧中的待测材料，??观察试样在撞击过程中的敏感性反应现象，包括燃烧、爆炸、火花和焦痕。液氧撞击试??验机结构如图１．５所示，其主要结构包括撞锤、撞击柱、试样杯，标准中规定的冲击能??量为９８Ｊ，即１０ｋｇ撞锤自ｌｍ高度自由落体到达底面所释放的动能值，标准中规定，如??果测试材料在２０次独立重复撞击试验中不发生任何上述四种敏感性现象，或在６０次撞??击试验中仅发生１次敏感性现象，即可认为材料与液氧相容［４４］。??ＮＡＳＡ的液氧相容性评价标准不能定量地反映材料与液氧的相容程度，其试验结果??只有“通过”和“不通过”两种，不利于对不同体系材料间的液氧相容性优劣的比较。??因此，在ＡＳＴＭＤ２５１２－９５测试方法的基础之上，后来的研究者引入了液氧撞击敏感性??指数这个参数，其计算方法如式１．１，其中Ｓ为液氧撞击敏感性指数，Ｎ为试样独立重??复撞击试验次数
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基轻质高强复合材料的制备及发展现状[J]. 尹伟涛,于良民,刘方涛,赵海洲. 塑料工业. 2018(10)
[2]超低温用碳纤维增强树脂基复合材料的性能研究[J]. 王晓蕾,王芳,刘千立,王钧,田杰. 宇航材料工艺. 2018(05)
[3]DOPO及其衍生物阻燃剂的发展现状[J]. 李敏亮,杜珩,张平. 广东化工. 2018(17)
[4]环保型溴系阻燃剂研究进展[J]. 田赪,李迎春,蔡智奇,宫青海. 工程塑料应用. 2018(09)
[5]环氧树脂结构胶粘剂增韧方法研究进展[J]. 李亚儒,陈康. 山东化工. 2018(12)
[6]阻燃剂的现状及发展趋势[J]. 滕广远,陈俊宏. 化工时刊. 2018(04)
[7]从“重鹰”发射成功看中美航天发展[J]. 薛惠锋,祝彬,康熙瞳,李成方,张凯,张浩. 中国航天. 2018(02)
[8]浅谈航空航天工程中的合金材料[J]. 刘睿辰. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[9]航空航天燃气涡轮发动机用起/发电机技术及发展趋势[J]. 陈强,卓亮. 飞航导弹. 2017(12)
[10]我国航天发展需要更强“动力”——专访液体火箭发动机专家张贵田院士[J]. 徐菁. 中国航天. 2016(10)
博士论文
[1]纳米Sb2O3表面改性及其对PBT基复合材料力学性能的影响[D]. 杨文龙.兰州理工大学 2018
[2]与液氧相容性聚合物及其复合材料研究[D]. 王戈.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]Cf/改性环氧复合材料低温界面性能及液氧相容性研究[D]. 舒鹏.哈尔滨工业大学 2013
[2]碳纤维增强树脂基复合材料低温液氧相容性研究[D]. 张建峰.哈尔滨工业大学 2010
[3]有机硅改性环氧树脂耐热性能的研究[D]. 吴万尧.厦门大学 2009
本文编号：3265884
【文章来源】：大连理工大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：144 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２?８〇６丨１＾研制的（１）２．４１１１（上）和０５．５１１１（下）的复合材料贮箱［４５］??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ?ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ?ｔａｎｋｓ?ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ?ｂｙ?Ｂｏｅｉｎｇ?（ｔｏｐ：?２．４?ｍ．?ｂｏｔｔｏｍ：?５．５?ｍ）．??
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定质量的重锤从一定高度自由落下，重锤下方撞针击中完全浸没于液氧中的待测材料，??观察试样在撞击过程中的敏感性反应现象，包括燃烧、爆炸、火花和焦痕。液氧撞击试??验机结构如图１．５所示，其主要结构包括撞锤、撞击柱、试样杯，标准中规定的冲击能??量为９８Ｊ，即１０ｋｇ撞锤自ｌｍ高度自由落体到达底面所释放的动能值，标准中规定，如??果测试材料在２０次独立重复撞击试验中不发生任何上述四种敏感性现象，或在６０次撞??击试验中仅发生１次敏感性现象，即可认为材料与液氧相容［４４］。??ＮＡＳＡ的液氧相容性评价标准不能定量地反映材料与液氧的相容程度，其试验结果??只有“通过”和“不通过”两种，不利于对不同体系材料间的液氧相容性优劣的比较。??因此，在ＡＳＴＭＤ２５１２－９５测试方法的基础之上，后来的研究者引入了液氧撞击敏感性??指数这个参数，其计算方法如式１．１，其中Ｓ为液氧撞击敏感性指数，Ｎ为试样独立重??复撞击试验次数
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物基轻质高强复合材料的制备及发展现状[J]. 尹伟涛,于良民,刘方涛,赵海洲. 塑料工业. 2018(10)
[2]超低温用碳纤维增强树脂基复合材料的性能研究[J]. 王晓蕾,王芳,刘千立,王钧,田杰. 宇航材料工艺. 2018(05)
[3]DOPO及其衍生物阻燃剂的发展现状[J]. 李敏亮,杜珩,张平. 广东化工. 2018(17)
[4]环保型溴系阻燃剂研究进展[J]. 田赪,李迎春,蔡智奇,宫青海. 工程塑料应用. 2018(09)
[5]环氧树脂结构胶粘剂增韧方法研究进展[J]. 李亚儒,陈康. 山东化工. 2018(12)
[6]阻燃剂的现状及发展趋势[J]. 滕广远,陈俊宏. 化工时刊. 2018(04)
[7]从“重鹰”发射成功看中美航天发展[J]. 薛惠锋,祝彬,康熙瞳,李成方,张凯,张浩. 中国航天. 2018(02)
[8]浅谈航空航天工程中的合金材料[J]. 刘睿辰. 中国战略新兴产业. 2018(04)
[9]航空航天燃气涡轮发动机用起/发电机技术及发展趋势[J]. 陈强,卓亮. 飞航导弹. 2017(12)
[10]我国航天发展需要更强“动力”——专访液体火箭发动机专家张贵田院士[J]. 徐菁. 中国航天. 2016(10)
博士论文
[1]纳米Sb2O3表面改性及其对PBT基复合材料力学性能的影响[D]. 杨文龙.兰州理工大学 2018
[2]与液氧相容性聚合物及其复合材料研究[D]. 王戈.国防科学技术大学 2005
硕士论文
[1]Cf/改性环氧复合材料低温界面性能及液氧相容性研究[D]. 舒鹏.哈尔滨工业大学 2013
[2]碳纤维增强树脂基复合材料低温液氧相容性研究[D]. 张建峰.哈尔滨工业大学 2010
[3]有机硅改性环氧树脂耐热性能的研究[D]. 吴万尧.厦门大学 2009
本文编号：3265884
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