碳纖維-氰酸脂樹(shù)脂復(fù)合材料纏繞工藝與性能研究.pdf

1、碳纖維/氰酸酯樹(shù)脂復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度、高比模量、優(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性和良好的空間抗輻照性能，符合航空航天材料的發(fā)展趨勢(shì)。到目前為止，國(guó)外對(duì)該種材料進(jìn)行了廣泛研究，并大量應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)對(duì)于該種復(fù)合材料的研究相對(duì)滯后，在這種情況下，本課題對(duì)碳纖維/氰酸脂樹(shù)脂復(fù)合材料成型工藝的研究就顯得十分必要。
　　利用旋轉(zhuǎn)流變儀對(duì)氰酸脂樹(shù)脂基體的流變行為進(jìn)行研究，通過(guò)測(cè)定不同溫度下的樹(shù)脂粘度及適用期，確定了濕法纏繞時(shí)樹(shù)脂基體溫度、粘度的工藝

2、控制窗口；利用差示掃描量熱分析儀(DSC)和動(dòng)態(tài)熱機(jī)械分析儀(DMA)對(duì)樹(shù)脂基體的固化行為和玻璃化溫度進(jìn)行了研究，由此確定了樹(shù)脂及其復(fù)合材料的固化制度：120℃下加熱2h，160℃下加熱2h，180℃下加熱3h，220℃下加熱2h，240℃下加熱2h。根據(jù)國(guó)標(biāo)對(duì)氰酸脂樹(shù)脂澆鑄體的力學(xué)性能進(jìn)行了表征，結(jié)果表明其綜合性能良好。
　　通過(guò)動(dòng)態(tài)接觸角對(duì)碳纖維/氰酸脂樹(shù)脂體系的浸潤(rùn)性進(jìn)行研究，并采用OWRK法測(cè)得了纖維的表面能。結(jié)果表明，T

3、700、T800、M55JB三種碳纖維都能與氰酸脂樹(shù)脂良好的浸潤(rùn)。三種碳纖維總的表面能相差不大，但分量差別較大，尤其是M55JB的極性分量只有6.41mJ/m2，表面惰性強(qiáng)。利用微脫粘法測(cè)定了復(fù)合材料的界面剪切強(qiáng)度，對(duì)其界面性能進(jìn)行了研究。采用纏繞成型的方法制備了碳纖維/氰酸脂樹(shù)脂復(fù)合材料單向板，并對(duì)其力學(xué)性能進(jìn)行了測(cè)試，獲得了該種復(fù)合材料的基本性能。
　　針對(duì)復(fù)合材料桿件的減重設(shè)計(jì)，本文采用鋪設(shè)內(nèi)網(wǎng)格的方式在減少重量的情況下盡量

4、增加結(jié)構(gòu)剛度，并通過(guò)有限元分析方法對(duì)復(fù)合材料桿件的性能進(jìn)行了計(jì)算，其拉伸剛度為4.1×107N/m，扭轉(zhuǎn)剛度為2.54×105N·m/rad，彎曲剛度為2.51×105N·m/rad，均可達(dá)到設(shè)計(jì)要求。通過(guò)對(duì)石膏選型、膏水比的研究，最終選用快干型石膏，并在膏水比為125:85的情況下采用澆鑄成型的方法成功制備了石膏網(wǎng)格模具。采用濕法纏繞成型了碳纖維/氰酸脂樹(shù)脂復(fù)合材料桿件，并對(duì)其性能進(jìn)行了表征，彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度分別為2.51×105N