基于E-51环氧树脂改性的复合材料高温力学性能研究
发布时间：2021-11-25 16:40
环氧树脂具有力学强度高、工艺性能好等优势,以其作为基体的碳纤维/环氧树脂复合材料广泛应用于航空器结构部件。目前,环氧树脂服役温度通常在60℃以下,导致碳纤维/环氧树脂复合材料服役温度较低,限制其在热端部件的应用。因此,研究提升环氧树脂耐热性能和力学性能的改性方法,提高其服役温度并研究耐高温复合材料层合板制备工艺,对先进树脂基复合材料的研发与应用具有重要意义。本文选用四官能团环氧树脂E-1762和双马树脂BMI与环氧树脂E-51混合,制备不同共混比例E-51/E-1762体系和E-51/BMI体系的改性树脂,采用差示扫描量热法（DSC）、流变实验研究玻璃态转变温度Tg、黏度等热性能,基于纳米压痕实验研究20-140℃下纳米硬度、纳米模量的变化趋势,结合扫描电镜表征树脂体系相结构,利用固化动力学理论推算反应级数,分析改性机理并优化改性配方。在此基础上,基于“半浸渍法”制备碳纤维/改性树脂复合材料层合板,通过层合板断口形貌分析高温损伤机理,结合20-180℃弯曲性能和层间剪切性能实验结果提出最优改性方案。结果表明,最优改性树脂配方为:E-51:E-1762=1:1、固化...
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高性能树脂基体使用温度与韧性（CAI）[7]
中国民航大学硕士学位论文4图1-2PES树脂内半穿网络示意图(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于单体水性环氧树脂BAC170，选用聚醚砜PES为改性剂，在高温下实现树脂的固化，并利用光学显微镜实时观测树脂单体与改性剂的预固化过程。水性环氧树脂是指通过亲水基的接枝改性[20]，使环氧树脂以纳米相的形式分散在以水为介质的连续相中，其形成的稳定分散体系能保持环氧树脂的力学性能优势，并提升黏结、涂覆等工艺性能。结果显示，改性后树脂Tg上升20℃，约为150℃，层合板的抗冲击性能提高9%，达到83.7J/m，断裂韧性提高35%，为2.9MPa·m1/2。BAC170与PES具有良好的互溶性，是促进改性树脂复合材料层合板力学性能提升的主要因素。由此可考虑，提升改性剂与环氧树脂相容性的有效方法之一便是提高树脂的亲水性，实现树脂在低温环境较大程度的分散。图1-3光学显微镜下PES在环氧树脂中的溶解过程（120℃环境）（a）20分钟；（b）40分钟；（c）60分钟；（d）80分钟；（e）100分钟；（f）120分钟[19]
中国民航大学硕士学位论文4图1-2PES树脂内半穿网络示意图(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于单体水性环氧树脂BAC170，选用聚醚砜PES为改性剂，在高温下实现树脂的固化，并利用光学显微镜实时观测树脂单体与改性剂的预固化过程。水性环氧树脂是指通过亲水基的接枝改性[20]，使环氧树脂以纳米相的形式分散在以水为介质的连续相中，其形成的稳定分散体系能保持环氧树脂的力学性能优势，并提升黏结、涂覆等工艺性能。结果显示，改性后树脂Tg上升20℃，约为150℃，层合板的抗冲击性能提高9%，达到83.7J/m，断裂韧性提高35%，为2.9MPa·m1/2。BAC170与PES具有良好的互溶性，是促进改性树脂复合材料层合板力学性能提升的主要因素。由此可考虑，提升改性剂与环氧树脂相容性的有效方法之一便是提高树脂的亲水性，实现树脂在低温环境较大程度的分散。图1-3光学显微镜下PES在环氧树脂中的溶解过程（120℃环境）（a）20分钟；（b）40分钟；（c）60分钟；（d）80分钟；（e）100分钟；（f）120分钟[19]
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料铺覆黏性及其储存老化行为[J]. 秦永乐,孟江燕,李伟东,钟翔屿,包建文. 复合材料学报. 2019(08)
[2]MT300/802双马树脂基复合材料固化工艺及高温力学性能[J]. 李健芳,郭鸿俊,高杨,张东霞,李桂洋. 宇航材料工艺. 2019(04)
[3]非活性稀释剂对常温固化环氧树脂性能的影响[J]. 贾彩霞,梁禄忠,王乾,曾文,康红伟. 高分子材料科学与工程. 2019(01)
[4]N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺改性环氧树脂研究[J]. 程士心,徐任信,沈杰,孟德天,杨欢. 热固性树脂. 2018(06)
[5]非等温DSC法不饱和聚酯树脂固化反应动力学研究[J]. 孟琳,杨超越,高翼强. 热固性树脂. 2018(05)
[6]航天器结构材料的应用现状与未来展望[J]. 王惠芬,杨碧琦,刘刚. 材料导报. 2018(S1)
[7]以拉剪方式定量表征预浸料黏性的方法研究[J]. 王洁宇,朱凯,沈超. 高科技纤维与应用. 2018(01)
[8]基于纳米力学的T300/PEEK复合材料各组分原位力学性能测试[J]. 严炎,牛一凡,姚佳伟. 塑料工业. 2017(08)
[9]耐高温环氧树脂改性研究进展[J]. 于越,黄凤春,张浩,周敏,胡杰,郭安儒. 中国胶粘剂. 2017(07)
[10]一种高温环氧树脂的工艺及力学性能[J]. 陈吉平,高龙飞,苏佳智,钱建华,付建辉. 工程塑料应用. 2017(04)
博士论文
[1]改性高温高韧环氧树脂及其CF增强复合材料环境适应性研究[D]. 乔琨.山东大学 2013
硕士论文
[1]双马来酰亚胺改性环氧树脂体系的性能研究[D]. 刘宁.湖南工业大学 2012
[2]无纺布涂附磨具用环氧树脂胶黏剂的制备及应用研究[D]. 董新.华南理工大学 2011
[3]耐高温高韧性聚酰亚胺树脂及其复合材料的制备[D]. 魏建峰.长春工业大学 2011
[4]聚膦腈改性环氧树脂的研究[D]. 顾晓俊.上海交通大学 2011
本文编号：3518525
【文章来源】：中国民航大学天津市
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
高性能树脂基体使用温度与韧性（CAI）[7]
中国民航大学硕士学位论文4图1-2PES树脂内半穿网络示意图(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于单体水性环氧树脂BAC170，选用聚醚砜PES为改性剂，在高温下实现树脂的固化，并利用光学显微镜实时观测树脂单体与改性剂的预固化过程。水性环氧树脂是指通过亲水基的接枝改性[20]，使环氧树脂以纳米相的形式分散在以水为介质的连续相中，其形成的稳定分散体系能保持环氧树脂的力学性能优势，并提升黏结、涂覆等工艺性能。结果显示，改性后树脂Tg上升20℃，约为150℃，层合板的抗冲击性能提高9%，达到83.7J/m，断裂韧性提高35%，为2.9MPa·m1/2。BAC170与PES具有良好的互溶性，是促进改性树脂复合材料层合板力学性能提升的主要因素。由此可考虑，提升改性剂与环氧树脂相容性的有效方法之一便是提高树脂的亲水性，实现树脂在低温环境较大程度的分散。图1-3光学显微镜下PES在环氧树脂中的溶解过程（120℃环境）（a）20分钟；（b）40分钟；（c）60分钟；（d）80分钟；（e）100分钟；（f）120分钟[19]
中国民航大学硕士学位论文4图1-2PES树脂内半穿网络示意图(IPNs)[18]FedericoFoti[19]等人基于单体水性环氧树脂BAC170，选用聚醚砜PES为改性剂，在高温下实现树脂的固化，并利用光学显微镜实时观测树脂单体与改性剂的预固化过程。水性环氧树脂是指通过亲水基的接枝改性[20]，使环氧树脂以纳米相的形式分散在以水为介质的连续相中，其形成的稳定分散体系能保持环氧树脂的力学性能优势，并提升黏结、涂覆等工艺性能。结果显示，改性后树脂Tg上升20℃，约为150℃，层合板的抗冲击性能提高9%，达到83.7J/m，断裂韧性提高35%，为2.9MPa·m1/2。BAC170与PES具有良好的互溶性，是促进改性树脂复合材料层合板力学性能提升的主要因素。由此可考虑，提升改性剂与环氧树脂相容性的有效方法之一便是提高树脂的亲水性，实现树脂在低温环境较大程度的分散。图1-3光学显微镜下PES在环氧树脂中的溶解过程（120℃环境）（a）20分钟；（b）40分钟；（c）60分钟；（d）80分钟；（e）100分钟；（f）120分钟[19]
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳纤维增强双马来酰亚胺树脂预浸料铺覆黏性及其储存老化行为[J]. 秦永乐,孟江燕,李伟东,钟翔屿,包建文. 复合材料学报. 2019(08)
[2]MT300/802双马树脂基复合材料固化工艺及高温力学性能[J]. 李健芳,郭鸿俊,高杨,张东霞,李桂洋. 宇航材料工艺. 2019(04)
[3]非活性稀释剂对常温固化环氧树脂性能的影响[J]. 贾彩霞,梁禄忠,王乾,曾文,康红伟. 高分子材料科学与工程. 2019(01)
[4]N-（4-羟基苯基）马来酰亚胺改性环氧树脂研究[J]. 程士心,徐任信,沈杰,孟德天,杨欢. 热固性树脂. 2018(06)
[5]非等温DSC法不饱和聚酯树脂固化反应动力学研究[J]. 孟琳,杨超越,高翼强. 热固性树脂. 2018(05)
[6]航天器结构材料的应用现状与未来展望[J]. 王惠芬,杨碧琦,刘刚. 材料导报. 2018(S1)
[7]以拉剪方式定量表征预浸料黏性的方法研究[J]. 王洁宇,朱凯,沈超. 高科技纤维与应用. 2018(01)
[8]基于纳米力学的T300/PEEK复合材料各组分原位力学性能测试[J]. 严炎,牛一凡,姚佳伟. 塑料工业. 2017(08)
[9]耐高温环氧树脂改性研究进展[J]. 于越,黄凤春,张浩,周敏,胡杰,郭安儒. 中国胶粘剂. 2017(07)
[10]一种高温环氧树脂的工艺及力学性能[J]. 陈吉平,高龙飞,苏佳智,钱建华,付建辉. 工程塑料应用. 2017(04)
博士论文
[1]改性高温高韧环氧树脂及其CF增强复合材料环境适应性研究[D]. 乔琨.山东大学 2013
硕士论文
[1]双马来酰亚胺改性环氧树脂体系的性能研究[D]. 刘宁.湖南工业大学 2012
[2]无纺布涂附磨具用环氧树脂胶黏剂的制备及应用研究[D]. 董新.华南理工大学 2011
[3]耐高温高韧性聚酰亚胺树脂及其复合材料的制备[D]. 魏建峰.长春工业大学 2011
[4]聚膦腈改性环氧树脂的研究[D]. 顾晓俊.上海交通大学 2011
本文编号：3518525
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/hangkongsky/3518525.html
