氰酸酯樹脂改性及其碳纖維復(fù)合材料的性能研究.pdf

1、本文以空間光學(xué)結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的氰酸酯樹脂基體為背景開展基礎(chǔ)性研究工作。經(jīng)過對不同市售氰酸酯樹脂體系的篩選以及配方的優(yōu)化，得到了適合空間光學(xué)結(jié)構(gòu)用氰酸酯樹脂體系；研究了樹脂體系的工藝性，成功通過熱熔法制得了力學(xué)性能良好的碳纖維/氰酸酯樹脂復(fù)合材料，為氰酸酯樹脂在空間光學(xué)結(jié)構(gòu)上的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
　　（1）考慮到空間光學(xué)結(jié)構(gòu)對樹脂基體尺寸穩(wěn)定性以及耐濕熱性能要求較高，對三種氰酸酯預(yù)聚體的相關(guān)性能進(jìn)行對比了分析，結(jié)果表明：三種預(yù)聚體

2、的固化溫度較高，固化峰值溫度均在250℃以上，熱殘余應(yīng)力大，應(yīng)用時(shí)均需對其進(jìn)行催化改性以降低固化溫度；三種預(yù)聚體的熱失重溫度均在460℃以上，CY-5W的吸水率最大亦不超過1.6％，均滿足光學(xué)結(jié)構(gòu)對樹脂基體耐濕熱性以及耐熱性的要求；預(yù)聚體的工藝性差別較大，可適應(yīng)于不同的成型工藝，其中， CY-10W可用于預(yù)浸料成型。
　?。?）為了使已選定的氰酸酯預(yù)聚體 CY-10W更好地應(yīng)用，研究了不同催化劑的種類和含量對氰酸酯樹脂固化性能以及

3、工藝性能的影響，以及改性環(huán)氧不同含量對改性氰酸酯樹脂體系的力學(xué)性能、耐熱性能、耐濕熱性能的影響。研究結(jié)果表明：不同種類的催化劑對氰酸酯樹脂體系的固化溫度影響不同，辛酸亞錫對氰酸酯樹脂固化反應(yīng)的催化效果最為顯著，起始固化溫度由192.6℃降低到102.2℃，且當(dāng)催化劑含量為0.1%時(shí)，樹脂的工藝性能較好；當(dāng)環(huán)氧含量為20~30%時(shí)，環(huán)氧/氰酸酯樹脂體系的綜合力學(xué)性能最優(yōu)；環(huán)氧樹脂的加入對氰酸酯樹脂的耐濕熱性能、耐熱性有負(fù)面影響。
　

4、?。?）對已確定配方的氰酸酯樹脂體系的工藝性能進(jìn)行了研究，確定了合適的浸膠溫度；利用自制設(shè)備、通過熱熔法成功制備了碳纖維 HS40/氰酸酯樹脂預(yù)浸料以及復(fù)合材料，并對預(yù)浸料及其復(fù)合材料的力學(xué)性能以及耐濕熱性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明：利用熱熔法制備的碳纖維/氰酸酯樹脂預(yù)浸料的性狀較好，含膠量較為穩(wěn)定，基本在38~40%；碳纖維HS40/氰酸酯樹脂層合板力學(xué)性能優(yōu)異，縱向拉伸強(qiáng)度和模量分別為2244.5MPa和248.0GPa；耐濕熱性能優(yōu)良