耐低温环氧树脂的增韧特性及机理研究
发布时间：2021-01-07 15:48
环氧树脂基复合材料在极地低温环境中服役时,材料的脆化是需要解决的关键问题。环氧树脂由于交联密度大,存在着脆性高的问题,在低温环境下使用时,环氧树脂韧性不足的问题会更加突显,这制约了环氧树脂及复合材料在极地环境中的应用。本文以双酚A型环氧树脂E54为基体,通过改变环增韧剂类型,分别采用物理共混改性和活性反应改性的方法,设计制备了两种耐低温环氧树脂体系E54/EE41/DDS和E54/PEK-C/DDS。利用非等温DSC测试和外推法确定了固化特征温度。采用Kissinger和Ozawa法计算了两种环氧树脂固化体系的表观活化能和反应级数。通过非线性拟合的方法建立了两种环氧树脂体系的自催化模型动力学方程,经验证模型方程能较好地符合实验结果。采用非模型拟合法研究发现随着固化度增大两种体系的活化能都出现先减小后增大的趋势,两种体系都是自催化反应。红外光谱分析表明两种环氧树脂体系的固化反应机理为胺类的自催化反应。对于E54/EE41/DDS环氧树脂体系,在常温下,当m（EE41）:m（DGEBA）为3:1时,环氧树脂的拉伸强度和伸长率最大,相比未增韧环氧树脂增大了53.3%和131.4%。在低温下,...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双酚A型环氧树脂的结构化学式（2）缩水甘油酯型，该类环氧树脂活性较大，粘结性好，但耐水性较差
将三维环氧树脂网络中分子间的空闲空间定义为自由空件下的增韧机制。他们提出，在低温下自由空间的存在缓环氧树脂断裂韧性提高。UekiT 等[20]设计了几组不同的性能和热性能，结果表明化学和网络结构的控制对于优化重要，在提高低温断裂韧性时，网络结构应优先于化学结构同数量环氧基的环氧树脂混合，使用多官能环氧四缩水作为改性剂，以提高双酚 A 环氧树脂体系在低温下的断大环氧当量和具有柔性分子结构的树脂在低温下表现出环氧树脂的断裂韧性取决于裂纹尖端的分子间力和应力松脂在低温下存在裂纹尖端应力松弛，因此裂纹尖端的分子韧性十分重要。Hartwig G 等[3]总结的环氧树脂性和交联线膨胀系数受交联度影响较大，机械强度、线膨胀系数和 R P 和 Walsh R P[23]研究了多种环氧树脂体系在 4K，77显示温度越模量越高，但低拉伸强度越低，并且数据较离
但是本身是柔性的，玻璃化转变温度较低，会降低环氧树来说，橡胶相比交联环氧树脂松散得多，因为它具有无定形元的尺寸大于环氧树脂网络中的自由体积，橡胶的添加导致对于橡胶第二相改性环氧树脂的室温增韧机理有较多的研究的分析模型，然而在低温下的增韧机制研究比较少。橡胶改理有剪切带化、塑性空隙扩展和橡胶桥接，以及裂纹挠度 R 等[32]对 CSR 颗粒增韧环氧树脂进行室温和 100K 下的冲纹尖端前面的核-壳界面处剥离，并且在 100K 下测试的在壳析得出局部剪切带和和大量空隙生长的增加是 CSR 改性环机制。在液氮温度下测试发现的二次裂纹增加和相邻残余应与 RT 下剪切变形和空隙生长增加相似的增韧机制，如图 及相邻残余应力场之间的相互作用师 CSR 橡胶颗粒是能够种主要机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐低温环氧胶粘剂研究进展[J]. 廖宏,吴冶平,陈茂斌. 热固性树脂. 2018(02)
[2]氧化石墨烯有序排列对碳纤维增强环氧树脂复合材料低温性能影响[J]. 邓富泉,张丽,杨松,桑亚非,刘茹,孔瑞瑞,徐亚蒙,赫玉欣. 高分子材料科学与工程. 2017(07)
[3]电子封装用环氧树脂专利技术进展[J]. 陈晓靖. 工业设计. 2017(01)
[4]碳纳米管有序排列对碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温性能的影响[J]. 赫玉欣,杨松,张丽,桑亚非,陆昶,刘春太,曹国喜,蒋元力. 复合材料学报. 2017(08)
[5]低温用碳/环氧复合材料性能[J]. 史汉桥,唐占文,孙建波,崔超,孙宝岗. 宇航材料工艺. 2016(04)
[6]基于非模型法研究环氧树脂的固化动力学行为[J]. 张骁亚,秦文峰,唐庆如. 西安航空学院学报. 2015(03)
[7]石墨烯-多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能[J]. 沈小军,孟令轩,付绍云. 复合材料学报. 2015(01)
[8]复合材料在航天运载器超低温燃料箱上的开发与应用[J]. 于柏峰. 纤维复合材料. 2014(04)
[9]适用于液氮温度下的环氧树脂胶粘剂研究[J]. 赵飞明,凌铭博,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)
博士论文
[1]改性聚醚醚酮增韧环氧树脂的研究[D]. 胡兵.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]适用于超低温环境的环氧基复合材料设计与力学性能表征[D]. 丛庆.哈尔滨工业大学 2016
[2]耐低温预浸料树脂体系设计与复合材料评价及增韧机制研究[D]. 刘思畅.北京化工大学 2016
[3]超低温用环氧树脂及其碳纤维织物增强复合材料的研究[D]. 翁春晓.武汉理工大学 2012
[4]纳米SiO2改性环氧树脂及其复合材料低温力学性能研究[D]. 耿立艳.哈尔滨工业大学 2011
[5]超支化聚酯/环氧树脂复合材料的制备与性能研究[D]. 张华林.湘潭大学 2004
本文编号：2962824
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图1.1双酚A型环氧树脂的结构化学式（2）缩水甘油酯型，该类环氧树脂活性较大，粘结性好，但耐水性较差
将三维环氧树脂网络中分子间的空闲空间定义为自由空件下的增韧机制。他们提出，在低温下自由空间的存在缓环氧树脂断裂韧性提高。UekiT 等[20]设计了几组不同的性能和热性能，结果表明化学和网络结构的控制对于优化重要，在提高低温断裂韧性时，网络结构应优先于化学结构同数量环氧基的环氧树脂混合，使用多官能环氧四缩水作为改性剂，以提高双酚 A 环氧树脂体系在低温下的断大环氧当量和具有柔性分子结构的树脂在低温下表现出环氧树脂的断裂韧性取决于裂纹尖端的分子间力和应力松脂在低温下存在裂纹尖端应力松弛，因此裂纹尖端的分子韧性十分重要。Hartwig G 等[3]总结的环氧树脂性和交联线膨胀系数受交联度影响较大，机械强度、线膨胀系数和 R P 和 Walsh R P[23]研究了多种环氧树脂体系在 4K，77显示温度越模量越高，但低拉伸强度越低，并且数据较离
但是本身是柔性的，玻璃化转变温度较低，会降低环氧树来说，橡胶相比交联环氧树脂松散得多，因为它具有无定形元的尺寸大于环氧树脂网络中的自由体积，橡胶的添加导致对于橡胶第二相改性环氧树脂的室温增韧机理有较多的研究的分析模型，然而在低温下的增韧机制研究比较少。橡胶改理有剪切带化、塑性空隙扩展和橡胶桥接，以及裂纹挠度 R 等[32]对 CSR 颗粒增韧环氧树脂进行室温和 100K 下的冲纹尖端前面的核-壳界面处剥离，并且在 100K 下测试的在壳析得出局部剪切带和和大量空隙生长的增加是 CSR 改性环机制。在液氮温度下测试发现的二次裂纹增加和相邻残余应与 RT 下剪切变形和空隙生长增加相似的增韧机制，如图 及相邻残余应力场之间的相互作用师 CSR 橡胶颗粒是能够种主要机制。
【参考文献】：
期刊论文
[1]耐低温环氧胶粘剂研究进展[J]. 廖宏,吴冶平,陈茂斌. 热固性树脂. 2018(02)
[2]氧化石墨烯有序排列对碳纤维增强环氧树脂复合材料低温性能影响[J]. 邓富泉,张丽,杨松,桑亚非,刘茹,孔瑞瑞,徐亚蒙,赫玉欣. 高分子材料科学与工程. 2017(07)
[3]电子封装用环氧树脂专利技术进展[J]. 陈晓靖. 工业设计. 2017(01)
[4]碳纳米管有序排列对碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温性能的影响[J]. 赫玉欣,杨松,张丽,桑亚非,陆昶,刘春太,曹国喜,蒋元力. 复合材料学报. 2017(08)
[5]低温用碳/环氧复合材料性能[J]. 史汉桥,唐占文,孙建波,崔超,孙宝岗. 宇航材料工艺. 2016(04)
[6]基于非模型法研究环氧树脂的固化动力学行为[J]. 张骁亚,秦文峰,唐庆如. 西安航空学院学报. 2015(03)
[7]石墨烯-多壁碳纳米管协同增强环氧树脂复合材料的低温力学性能[J]. 沈小军,孟令轩,付绍云. 复合材料学报. 2015(01)
[8]复合材料在航天运载器超低温燃料箱上的开发与应用[J]. 于柏峰. 纤维复合材料. 2014(04)
[9]适用于液氮温度下的环氧树脂胶粘剂研究[J]. 赵飞明,凌铭博,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)
博士论文
[1]改性聚醚醚酮增韧环氧树脂的研究[D]. 胡兵.武汉理工大学 2007
硕士论文
[1]适用于超低温环境的环氧基复合材料设计与力学性能表征[D]. 丛庆.哈尔滨工业大学 2016
[2]耐低温预浸料树脂体系设计与复合材料评价及增韧机制研究[D]. 刘思畅.北京化工大学 2016
[3]超低温用环氧树脂及其碳纤维织物增强复合材料的研究[D]. 翁春晓.武汉理工大学 2012
[4]纳米SiO2改性环氧树脂及其复合材料低温力学性能研究[D]. 耿立艳.哈尔滨工业大学 2011
[5]超支化聚酯/环氧树脂复合材料的制备与性能研究[D]. 张华林.湘潭大学 2004
本文编号：2962824
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/2962824.html
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