环氧树脂/玻璃纤维模压预浸料固化反应动力学研究

采用非等温DSC方法研究了一种模压预浸料（环氧树脂/玻璃纤维）的固化动力学,应用Kissinger和Crane方程拟合求得固化动力学参数,并建立了该预浸料固化动力学唯象模型。通过无转子硫化仪测试预浸料在不同温度下的凝胶时间,通过线性拟合得到固化温度与凝胶时间的函数关系,并对预浸料的固化工艺进行优化。结果表明,通过Kissinger和Crane方法算得该预浸料的固化反应动力学表观活化能为89.9 kJ/mol,指前因子为1.17×10¹¹ min^-1,反应级数为0.93;预浸料在模具温度为150 ℃下预热40 s,环氧树脂具有一定的流动性,并在2 MPa压力下固化300 s,可制备综合性能良好的复合材料制品。     

成型工艺对中温固化环氧树脂碳纤维复合材料性能影响

对3233中温固化环氧树脂黏度-温度曲线、凝胶时间-温度曲线和DSC进行了分析。采用热熔法制备了其碳布预浸料,通过热压罐法、模压法和真空袋法成型复合材料层合板,进行性能测试并对比。结果表明,3233中温固化树脂固化工艺为(125±5)℃固化90～120 min。采用热熔法制备的3233/CF3052中温固化环氧碳布预浸料具有良好工艺性能。模压成型和热压罐成型的层合板力学性能相当,略高于真空袋成型。3233树脂具有良好的韧性,夹层结构的抗滚筒剥离强度高,其预浸料可与蜂窝直接共固化。     

混杂纤维复合材料性能研究

对碳纤维织物、玻璃纤维织物和芳纶织物的性能进行测试,采用热熔法分别制备了一种增韧中温固化环氧碳纤维织物预浸料、玻璃纤维织物预浸料和芳纶织物预浸料。预浸料以单种预浸料铺层和不同纤维织物预浸料混合铺层方式铺贴组合,通过模压法成型复合材料层合板,进行性能测试并对比。结果表明,增韧中温固化环氧树脂的不同纤维织物预浸料混合铺层成型的层压板力学性能可以根据铺层设计优化,并不损失不同纤维铺层之间的界面性能。     

热熔膜法碳纤维/环氧树脂预浸料制备工艺

采用自制的环氧树脂膜与碳纤维一起热压制备预浸料,并通过正交试验设计改变热压温度、时间和压力这三个工艺参数来探讨制备预浸料时热压工艺参数对预浸效果的影响,制成的预浸料固化成复合材料后测定其力学性能,以此来确定预浸料的最优热压工艺参数。测得制备的预浸料挥发分质量分数为(0.6±0.1)%、树脂质量分数为(55±2)%。正交试验结果表明:当热压温度为60℃,时间为50 s,压力为1.5 MPa时,复合材料的拉伸强度最高。     

芳纶/阻燃环氧树脂复合材料的性能研究

以对位芳纶增强无卤阻燃环氧树脂预浸料为原料,采用模压成型工艺制备了芳纶/环氧复合材料层合板。对不同成型压力条件下复合材料层合板的厚度、纤维体积含量以及力学性能进行了测试,用金相显微镜对不同成型压力条件下试样横截面的微观形貌进行表征,并对层合板的阻燃性能进行了测试。结果表明,在固化温度(160℃)和固化时间(90 min)恒定的情况下,当固化压力为0.8 MPa时,层合板厚度和纤维体积含量基本不再发生变化,层间结合紧密,综合力学性能最优,成型质量最好。层合板的极限氧指数为44.57%,垂直燃烧等级可达V-0级,耐热性能、阻燃性能优异。     

制动装置用碳纤维复合材料耐磨性能表征及影响研究

以环氧树脂和碳纤维为原料,采用模压成型工艺制备了汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度、固化温度和固化时间对碳纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,当模压压力为10 MPa、加压温度为110℃、固化温度为140℃、固化时间为30 min时,汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料的摩擦系数较小,到达磨合期较短,具有良好的耐磨性能,为适宜的模压成型工艺。可以通过调整模压成型工艺参数,制备出耐磨性能良好的汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料。     

90℃固化环氧预浸料的研制与性能

开发了一种可以在90℃固化并适用于热熔法制备预浸料的环氧树脂体系。树脂体系在不同温度下的粘度表明树脂体系具有良好的流动性能,通过差示扫描量热仪(DSC)确定树脂体系的固化工艺为70℃/2 h+90℃/6h。通过研究辊面温度和压力对纤维浸透性的影响及树脂的性能,确定了制备预浸料的工艺参数。T700碳纤维预浸料具有良好的工艺性能,其弯曲强度达1 408 MPa,剪切强度达73 MPa。     

工艺条件对两步法缠绕成型连续玻璃纤维增强聚丙烯管材层间剪切强度及树脂含量的影响

本文以熔融浸渍法制备的预浸带为原料,通过两步法缠绕成型工艺制备了连续玻璃纤维增强聚丙烯管材,采用正交试验研究了工艺条件对管壁层间剪切强度及管材树脂含量的影响。结果表明,提高芯模压力辊温度、热风枪温度、预热器温度,选择适中的压力辊压力,在层间剪切强度提高的同时,树脂含量下降,当芯模压力辊温度为160℃、热风枪温度为260℃、预热器温度为170℃、压力辊压力为0.15MPa时,综合性能最好,其中层间剪切强度为20.47MPa,树脂含量为45.58%,芯模压力辊温度对层间剪切强度的影响最大。     

成型工艺对玄武岩纤维增强PPS夹芯结构材料力学性能影响

夹芯结构材料具备质量轻、刚性高、功能综合型等优点,广泛应用于航天航空、交通运输、功能材料等领域。为研究成型工艺对夹芯结构材料性能的影响,以玄武岩纤维增强聚苯硫醚复合材料、连续玻璃纤维增强聚丙烯单向预浸带为原材料,探究了模压成型工艺中贴合压力、热压温度、热压时间以及芯层材料密度等因素对夹芯结构材料性能的影响。结果表明,模压成型工艺中热压温度和热压时间的最优条件为220℃,15 min;芯层材料的密度减小时,其弯曲性能、冲击强度呈先增大后下降的趋势,弯曲强度和弯曲弹性模量最大为271.53 MPa,18 672.72 MPa,冲击强度最大为119.21 kJ/m2。芯层材料的密度减小时,其弯曲刚度呈上升趋势,最大弯曲刚度可达15 441.16 N·mm。     

厚壁复合材料纵置板弹簧用预浸料固化工艺及验证

通过差式热扫描量热仪(DSC)方法预测出复合材料板弹簧用预浸料固化度与固化温度及时间的关系,并结合厚壁复合材料板簧本体在模具成型过程中温度场的变化检测,制定出合理的预浸料固化曲线。结果表明,该方法能够很好地解决厚壁复合材料板簧固化过程中加热不均匀、固化度不足的问题,从而缩短整个成型周期。     

一种无色透明环氧树脂复合材料的制备及其性能研究

本文选择适合无色透明环氧树脂/酸酐树脂的促进剂,对无色透明环氧树脂体系的流变性、凝胶时间、热性能等进行分析,确定了树脂的固化工艺。采用热熔胶膜法制备玻璃布预浸料,用模压法制备层合板,对预浸料和复合材料的物理性能、力学性能、耐热性和透光率进行测试,结果表明,无色透明环氧树脂预浸料在135℃/2h完全固化,复合材料层压板力学性能耐热性和透光率较好。     

中温固化热熔胶膜法制备环氧树脂预浸料及其复合材料

以双酚A型环氧树脂为基体,3,3'-二乙基-4,4'-二氨基二苯甲烷(DEDDM)为固化剂,热塑性树脂为增韧剂,采用中温固化热熔胶膜法制备环氧树脂预浸料,并以玻璃纤维为增强体制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料。结果表明,环氧树脂固化物及其复合材料的力学性能和热性能均随增韧剂的加入呈上升趋势。当增韧剂质量分数为20%时,环氧固化物的弯曲和冲击强度分别为122.4MPa和23.8 kJ/m~2,较纯环氧树脂分别提高50%和154%;玻璃化转变温度(T_g)从102℃提升到123℃;增韧剂/玻璃纤维/环氧树脂复合材料的弯曲强度和层间剪切强度为636.5 MPa和54.9 MPa,T_g为130℃。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,玻璃纤维和环氧树脂具有较好的界面粘接性能。     

一种自粘性预浸料用高温固化环氧树脂研究

对自粘性预浸料用高温固化环氧树脂的流变性、凝胶时间、差示扫描量热法(DSC)等进行分析,确定了树脂的固化工艺。采用热熔胶膜法制备玻璃布预浸料;用模压法制备层合板,采用真空袋法制备夹层板;对预浸料和复合材料进行物理性能和力学性能进行测试。结果表明,预浸料物理性能、复合材料层压板物理和力学性能满足要求,夹层板的粘接强度高,满足应用指标要求,制备夹层结构时预浸料可以直接粘接蜂窝芯材。同时探讨了预浸料树脂质量分数对夹层板滚筒剥离强度的影响。结果表明,随着玻璃布预浸料树脂质量分数的提高滚筒剥离强度呈上升趋势。     

预浸料用中温固化环氧树脂体系的制备

中温固化环氧树脂基复合材料具有成型温度适中、成型周期短、韧性高等优点,是复合材料应用领域的研究热点。通过筛选不同牌号环氧树脂,调节配方中树脂、固化剂、增韧剂以及增塑剂的含量,研制出一种中温固化并适用于热熔法制备预浸料的环氧树脂体系。考察了树脂体系的胶膜状态、黏度-温度曲线、DSC曲线特性,最终选定的树脂配方为双酚A型环氧树脂CYD-011、双酚A环氧树脂E-44与邻甲酚醛环氧树脂CYDCN-205的质量比为3∶5∶2。对由其制备的预浸料和复合材料的力学性能进行了测试,结果表明,由该树脂体系制备的预浸料综合性能优异,具有强度高、韧性好和适用期长等特点,各项指标均很好地满足了厂家对材料的要求。     

芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料成型工艺研究

成型工艺直接影响复合材料的性能。本文考察了芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料模压成型工艺的预成型时间、模压温度、模压压强、模压时间等因素对复合材料拉伸强度的影响。结果表明,预成型时间4h,模压温度170℃,模压压强为4MPa,模压时间为30m in的工艺条件下可制备拉伸强度为35 MPa的芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料。     

环氧树脂基预浸料热固化特征温度和固化度研究

基于固化动力学理论和有限元分析方法,建立了树脂基预浸料热固化过程中温度场研究的数学模型,数值模拟了预浸料固化过程的温度和固化度变化特征,将数值计算结果与已有文献实验结果对比,验证了计算模型和计算方法的正确性.研究了升温速率、玻璃纤维等因素对环氧树脂体系固化反应特征温度以及固化时间的影响.结果表明,升温速率增加,固化反应放热峰Tp向高温方向移动,同时固化起始温度Ti和固化终止温度Tf也相应地向高温移动,固化过程中材料内温度梯度增大,内部热应力增大.但提高升温速率可缩短固化完成所需时间.玻璃纤维的加入使树脂基预浸料各项固化反应特征温度降低,达到固化起始温度的时间延长,但对完成固化时间的影响可忽略.     

一种用于新能源汽车电池密封盖的快速固化的环氧树脂基预浸料

将双酚A环氧树脂、阻燃型的环氧树脂和耐高温的多官能团环氧树脂在高温下熔融后搅拌均匀，选用具有潜伏性的中高温固化剂-促进剂的固化体系，两者混合后得到所需的树脂体系。通过环球法、差示扫描量热仪(DSC)和拔丝法实验方法确定了树脂糊的最佳配比，采用热熔法制备预浸料，研制出了一种能够快速固化的阻燃型耐高温环氧树脂基预浸料。采用树脂的DSC升温曲线和恒温曲线确定了材料的最佳固化温度和时间，测试了预浸料压制板材的力学性能、电性能和阻燃性能；另外，采用PCM模压工艺压制了新能源电池的密封盖制品，探究了最佳的模压工艺。结果表明，该材料的T_g有153℃,压制的材料阻燃要求能够达到UL 94 V-0级，且具有良好的力学性能和电性能。     

一种装饰用碳纤维复合材料锻造成型新工艺及拉伸性能研究

为了提升室内设计中碳纤维复合材料的拉伸性能,提出一种锻造成型的新工艺。研究了模压压力、加压温度、固化温度、保温时间等参数对碳纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着模压压力、加压温度、固化温度、保温时间增加,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度先增大后减小;适宜的碳纤维复合材料的成型工艺参数为：模压压力为10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃、保温时间30 min;碳纤维复合材料拉伸过程中主要有3种破坏形式：纤维拔出、树脂断裂和内聚破坏,最佳工艺参数下碳纤维复合材料的断裂方式为内聚破坏。     

中温固化环氧预浸料的综合性能研究

为提高预浸料在无人机上的国产化应用,对自制中温固化EP(环氧树脂)体系及其预浸料进行了综合性能研究。试验主要通过对基体及复合材料样件进行部分性能测试,采用DSC(差示扫描量热)法对基体进行了T_g(玻璃化转变温度)测试,采用24 h水煮试验方法对复合材料样件进行吸水率测试。研究结果表明:EP基体及预浸料制作的样件具有良好的综合力学、耐湿热性能和韧性特征;其中基体样件弯曲和压缩强度在130 MPa以上,各模量均在3.0 GPa以上,T_g值约142℃,样件断裂破坏具有明显的韧性特征;在0.7 MPa压力下,热压罐成型的各类复合材料样件经24 h水煮后吸水率皆在3%以下,UD(单向碳带预浸料)样件的0°弯曲强度约1 826 MPa,0°弯曲模量约139 GPa,层间剪切强度约80 MPa。     

模压工艺对聚酰亚胺树脂力学性能的影响

以均苯四甲酸二酐、4,4'-双(氨基苯氧基)二苯砜为主要单体,制备了模压级聚酰亚胺(PI)树脂,并对该树脂的模压成型工艺进行了研究。考察了模压温度、模压压力和模压时间对PI制件拉伸强度、弯曲强度和压缩强度的影响。结果表明:该PI树脂的最佳模压工艺条件为模压温度350℃、模压压力18 MPa、模压时间120min。在该条件下,所制PI制件的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别为108.6、145.8、139.8 MPa。