聚氨酯接枝環(huán)氧與碳納米管對環(huán)氧復合材料常溫及低溫力學性能影響機制的研究.pdf

1、樹脂基碳纖維復合材料擁有高模、高強、重量輕等優(yōu)良的力學性能表現(xiàn)出比較廣泛的應用前景。近些年來，由于航空和航天等領域技術的迅猛的發(fā)展，其對碳纖維增強樹脂的復合材料的綜合性能也提出了更高的要求，特別是樹脂基體在低溫條件下的耐低溫性能有著更加嚴格的要求。本文采用化學接枝的方法成功制備了結構可控的聚氨酯改性環(huán)氧（HPU-EP），實現(xiàn)了對復合材料用環(huán)氧樹脂的有效增韌，在此基礎上系統(tǒng)探究了HPU-EP和MWCNTs對環(huán)氧復合材料常溫及低溫力學性能的

2、影響機制，為高性能復合材料的制備提供了基礎數(shù)據(jù)和理論支持。主要工作如下:
　　采用聚醚型多元醇和異氰酸酯等單體合成了主鏈端基為-NCO的聚氨酯預聚體，進而將聚氨酯(PU)的鏈段化學接枝到環(huán)氧的主鏈上成功制備了聚氨酯改性環(huán)氧(HPU-EP)。采用FT-IR表征了改性后的環(huán)氧樹脂的分子結構，結果表明，聚氨酯(PU)的鏈段成功接枝到環(huán)氧分子鏈上;采用GPC對產(chǎn)物進行分子量及其分布的表征，結果表明，合成的產(chǎn)物分子量可控;
　　系統(tǒng)研

3、究了HPU-EP的含量等對環(huán)氧樹脂常溫和低溫下力學性能的影響規(guī)律。測試結果表明:聚氨酯改性的環(huán)氧在室溫下和低溫的條件下，使環(huán)氧樹脂基體的整體力學性能得到一定程度的提升，特別是在低溫的條件下也能有比較好的增強和增韌的效果。當聚氨酯改性環(huán)氧樹脂的質量百分含量為30％的條件下，復合材料會表現(xiàn)出最佳的綜合性能，其拉伸強度在室溫下和低溫77K下分別提高12.5％和29.3％，沖擊強度也分別提高30.8％和62.3％。所得制備得到的改性環(huán)氧樹脂在液

4、體成型工藝用耐低溫樹脂體系及復合材料中具有很多的應用潛力;
　　系統(tǒng)研究了MWCNTs含量等對環(huán)氧樹脂常溫和低溫下力學性能的影響規(guī)律。測試結果表明適量的納米級粒子的引入，整個樹脂體系的力學性能會出現(xiàn)先上升然后降低的趨勢，其主要的耐低溫機理是:納米粒子的均勻加入降低了體系的交聯(lián)密度，并且在受力時可以形成空穴結構，可以有效的引發(fā)更多的裂紋并鈍化裂紋的生長從而吸收沖擊能量增加耐低溫性能，但含量過多會出現(xiàn)團聚現(xiàn)象，整個體系的性能會受到影響