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文檔簡介
1、碳纖維復(fù)合材料要真正實(shí)現(xiàn)在汽車領(lǐng)域的大批量使用,務(wù)必要開發(fā)碳纖維復(fù)合材料的規(guī)?;C(jī)械化、快速成型技術(shù),來滿足汽車行業(yè)自動化、批量化的制備要求和生產(chǎn)速率。現(xiàn)有的以環(huán)氧樹脂基體為代表的碳纖維復(fù)合材料固化成型周期為3-4小時,成型周期長,限制了其規(guī)?;膽?yīng)用。本課題從分子結(jié)構(gòu)層面設(shè)計(jì)制備高溫韌性環(huán)氧樹脂,輔以改性固化體系的快速反應(yīng)活性調(diào)控,開發(fā)了快速成型預(yù)浸料樹脂體系,實(shí)現(xiàn)了碳纖維復(fù)合材料快速成型與工藝適應(yīng)性的統(tǒng)一。
1、分別選取
2、液化改性二苯基甲烷二異氰酸酯(L-MDI)與聚氧化丙烯二醇(PPG400,PPG600,PPG1000)為原料,經(jīng)由分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合成端異氰酸酯基聚氨酯預(yù)聚體(PPU400,PPU600,PPU1000),進(jìn)一步以PPU的異氰酸酯基與環(huán)氧基反應(yīng)將聚氨酯柔性鏈與噁唑烷酮剛性環(huán)同時引入到環(huán)氧樹脂中,得到高溫韌性環(huán)氧樹脂(HTTEP400,HTTEP600,HTTEP1000)。紅外譜圖確認(rèn)了PPU柔性鏈段的引入,反應(yīng)3h后PPU中NCO含量、
3、分子量達(dá)到設(shè)計(jì)理論值;高溫韌性環(huán)氧樹脂的生成可由紅外譜圖與核磁譜圖確認(rèn),HTTEP的分子量、環(huán)氧值均同設(shè)計(jì)理論值一致。
2、利用三種高溫韌性環(huán)氧樹脂(HTTEP400,HTTEP600,HTTEP1000)制備了預(yù)浸料樹脂體系,以Control(純環(huán)氧樹脂體系)作為對比,考察了其熱性能、力學(xué)性能包括沖擊韌性分析了其增韌機(jī)理。HTTEP的加入使樹脂體系Tg增高20~40℃,高溫穩(wěn)定性增加。力學(xué)性能測試顯示,HTTEP基體的模量隨
4、著PPG分子量減少而增加,模量最高的體系為HTTEP400,拉伸模量達(dá)90MPa,彎曲模量超過125MPa;HTTEP基體韌性均優(yōu)于對比樣,隨著PPG分子量的增加,HTTEP基體的沖擊韌性進(jìn)一步提高。PPU柔性鏈在環(huán)氧樹脂交聯(lián)反應(yīng)階段出現(xiàn)微相分離,在受到應(yīng)力后呈現(xiàn)出韌性斷裂。
3、分別考察了四種樹脂體系的非等溫和等溫固化動力學(xué)。通過非等溫DSC曲線得到了各樹脂體系固化過程的表觀活化能Ea,發(fā)現(xiàn)四種樹脂體系的反應(yīng)均屬于自催化反應(yīng)
5、機(jī)理,并且HTTEP400體系的Ea最低,反應(yīng)活性最高;等溫DSC曲線表明,當(dāng)固化溫度為150℃時,HTTEP樹脂體系能在5min內(nèi)固化完成,可以實(shí)現(xiàn)高溫快速成型。
4、將HTTEP400樹脂體系以熱熔兩步法制備了碳纖維預(yù)浸料,對其工藝性進(jìn)行調(diào)控,模壓制得快速成型復(fù)合材料進(jìn)行性能與微觀形貌表征。其粘溫曲線表明HTTEP400樹脂體系具有合適的加工流動窗口??焖俪尚偷母邷仨g性復(fù)合材料的Tg達(dá)188℃,耐熱性能優(yōu)異;快速成型的高溫
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