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酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料的制备及性能研究

作　者: 生健
导　师: 敖玉辉
学　校: 长春工业大学
专　业: 有机化学
关键词: 凝胶时间预浸布固化剂浇注体层合板
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

本文用酚醛环氧基乙烯基酯树脂和碳纤维为原料,利用模压成型的方法,使用中温固化体系来制备出碳纤维层合板。首先把酚醛环氧乙烯基酯树脂分别与固化剂过氧化氢异丙苯(CHP)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)、过氧化二异丙苯(DCP)按质量比100：0.9～100：1.5进行混溶。设置一段温度范围,对每个范围胶液的每个温度测出它们的凝胶时间,再根据标准测固化物的性能。确定了每一种树脂胶液的固化剂在整体中的百分含量,最后得到了这三种工艺固化流程的最理想的一个,制备了它们的固化物和碳纤维层合板。并对它们的固化物和碳纤维层合板进行了拉伸和弯曲测试,而且还测试了最好的碳纤维层合板的耐热性能。本论文研究的碳纤维／酚醛环氧基乙烯基酯树脂复合材料具有非常好的力学性能及热稳定性,在军工、宇航、民用等领域都有广泛应用。本文研究了过氧化氢异丙苯(CHP)、过氧化二异丙苯(DCP)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)三种固化剂对环氧乙烯基酯树脂固化工艺的影响。配置固化剂含量不同的树脂胶液,采用热板法测定不同温度胶液的凝胶时间。制备了不同胶液的树脂浇铸体,对浇注体进行拉伸实验测试,最终确定了不同体系树脂胶液的固化剂含量,CHP体系的固化剂的所占质量百分比为1.0%,DCP体系的固化剂的所占质量百分比为1.5%,TBPB体系的固化剂所占质量百分比为1.2%。采用差示扫描量热(DSC)法研究了不同树脂固化体系的反应放热特性,采用扫描电镜(SEM)分析了一定固化工艺下树脂浇注体的断面的表面形态。通过DSC及SEM的分析并结合固化体系的凝胶时间确定了三种固化体系的最佳固化工艺,TBPB体系固化工艺为122℃固化2.1h后,144℃固化50min, CHP体系固化工艺为108℃固化2.2h后,148℃固化1.2h, DCP体系固化工艺为105℃固化1.9h后,142℃固化55min。按照此固化工艺制备了树脂浇铸体及其碳纤维复合材料。对浇注体及复合材料进行了力学性能测试和热稳定性表征,结果表明制得的复合材料具有优良的力学性能和热稳定性。

全文目录

摘要  2-3
Abstract  3-6
第一章绪论  6-10
  1.1 引言  6-7
  1.2 碳纤维的种类、性能及发展应用  7-9
  1.3 碳纤维复合材料的特点及其发展现状  9
  1.4 本文的主要研究内容  9-10
第二章酚醛环氧基乙烯基酯树脂的研究  10-21
  2.1 引言  10
  2.2 实验的原料和使用的设备  10
  2.3 树脂浇注体的合成方法与力学分析  10-11
  2.4 酚醛环氧基乙烯基酯树脂的固化机理  11-12
  2.5 凝胶时间和浇注体性能  12-15
  2.6 树脂固化温度的确定  15-16
  2.7 浇铸体的断面分析和测试  16-19
  2.8 小结  19-21
第三章预浸布的制备  21-24
  3.1 引言  21
  3.2 实验原料与主要设备  21
  3.3 碳纤维的纺织过程  21-22
  3.4 预浸布的制备  22
  3.5 预浸布的要求  22-23
  3.6 影响预浸布的条件  23
  3.7 小结  23-24
第四章碳纤维复合材料的制备及性能分析  24-30
  4.1 前言  24
  4.2 实验原料与设备  24-25
  4.3 碳纤维层合板的制备  25-26
  4.4 性能测试与表征  26
  4.5 碳纤维层合板的在力学角度所具备的性能  26-27
  4.6 断面分析确定层合板的质量  27-29
  4.7 测得层合板的最佳热稳定性  29
  4.8 小结  29-30
第五章结论  30-31
致谢  31-32
参考文献  32-36
作者简介  36
攻读硕士学位期间研究成果  36-37

酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料的制备及性能研究

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