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碳纤维增强环氧树脂预浸料及其复合材料的制备与性能研究

作　者: 刘明昌
导　师: 吴唯
学　校: 华东理工大学
专　业: 材料科学与工程
关键词: 热熔膜法 预浸料 环氧树脂 碳纤维复合材料 固化动力学
分类号: TB332
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


碳纤维增强环氧树脂预浸料是碳纤维增强环氧树脂复合材料的中间产物,其性能的好坏直接影响复合材料的性能好坏,因此,在预浸料生产过程中,对树脂基体配方、预浸料的加工工艺的研究至关重要。本文以固、液环氧树脂的复配体系为树脂基体,选择了液体环氧树脂E-51、固体环氧树脂CYD-011和固化剂4,4’-二氨基二苯基砜(DDS,[(NH2)]C6H4]2SO2)作为树脂基体组分,研究了碳纤维增强环氧树脂预浸料的制备及其复合材料的性能。根据热熔膜法制备预浸料的要求,通过对树脂基体配方研究得知,当E-51环氧树脂：CYD-011环氧树脂：DDS=50：50：22.58时能得到具有一定强度和韧性,可弯曲而不断裂的树脂胶膜。并经过对碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备工艺研究,含胶量为40%较为合适,固化制度为140℃/2h+160℃/2h+180℃/2h、压力为0.4～0.6MPa、加压点为140℃/1h时复合材料力学性能为最优,复合材料的0°弯曲强度为1478MPa,层间剪切强度为82MPa。在文中,还采用等温DSC法研究了环氧树脂与4,4’-二氨基二苯基砜体系的固化反应过程,研究发现固化反应中出现“转折点”,当固化度小于50%时属于Kamal自催化模型；当固化度大于50%时属于n级固化模型,即固化反应由Kamal自催化反应向n级反应转变。转变后,反应活化能有所下降。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章 文献综述  9-22
  1.1 环氧树脂基体  9-13
    1.1.1 环氧树脂的分类  10-12
    1.1.2 环氧树脂的选择  12-13
  1.2 固化剂  13-16
    1.2.1 环氧树脂固化剂分类  13-15
    1.2.2 各种固化剂的固化温度  15
    1.2.3 固化原理  15-16
  1.3 固化动力学  16-17
  1.4 碳纤维增强环氧树脂预浸料  17-20
    1.4.1 预浸料的类型  17-18
    1.4.2 碳纤维增强环氧树脂预浸料的制备  18-20
  1.5 环氧树脂基体复合材料的特性  20-21
  1.6 课题意义及内容  21-22
第二章 碳纤维增强环氧树脂预浸料树脂基体配方的研究  22-35
  2.1 实验部分  22-26
    2.1.1 主要原料  22-23
    2.1.2 主要设备与仪器  23
    2.1.3 试样的制备  23-25
    2.1.4 性能测试及表征  25-26
  2.2 结果与讨论  26-33
    2.2.1 固化剂的最佳用量  26-27
    2.2.2 环氧树脂基体成膜性  27-28
    2.2.3 环氧树脂体系粘-温特性  28-29
    2.2.4 环氧树脂体系的凝胶时间  29
    2.2.5 环氧树脂体系固化特征温度的确定  29-32
    2.2.6 固化制度对环氧树脂体系浇铸体性能的影响  32-33
    2.2.7 环氧树脂固化物的热失重分析  33
  2.3 本章小结  33-35
第三章 碳纤维增强环氧树脂预浸料及其复合材料的研究  35-52
  3.1 实验部分  35-42
    3.1.1 主要原料  35
    3.1.2 主要仪器与设备  35-36
    3.1.3 试样的制备  36-39
    3.1.4 性能测试及表征  39-42
  3.2 结果与讨论  42-51
    3.2.1 预浸料的物理性能和化学性能  42-44
    3.2.2 单双膜制备预浸料对复合材料性能的影响  44-45
    3.2.3 含胶量对复合材料性能的影响  45-47
    3.2.4 模压法压力对复合材料性能的影响  47-48
    3.2.5 加压时间对复合材料性能的影响  48-50
    3.2.6 复合材料的断面形貌分析  50-51
  3.3 本章小结  51-52
第四章 碳纤维增强环氧树脂复合材料固化动力学的研究  52-63
  4.1 实验部分  54
    4.1.1 主原材料  54
    4.1.2 主要仪器与设备  54
    4.1.3 试验方法  54
  4.2 结果与讨论  54-62
    4.2.1 等温固化反应过程分析  54-56
    4.2.2 固化反应动力学方程及其参数的确定  56-61
    4.2.3 环氧树脂与DDS体系固化机理分析  61-62
  4.3 本章结论  62-63
第五章 结论  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
硕士期间论文发表情况  70

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 复合材料 > 非金属复合材料
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