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1、2009年3月第18卷第3期中國膠粘劑V01．18No．3．Mar．2009CHINAADHESIVES21碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的性能研究張杰，寧榮昌，李紅，齊大偉，凌輝(西北工業(yè)大學(xué)應(yīng)用化學(xué)系，陜西西安710129)摘要：研究了WBS一3環(huán)氧樹脂固化體系的反應(yīng)特性，分析了該固化體系澆鑄體的性能；并以碳纖維(T一700S)為增強(qiáng)材料，采用手糊成型螺栓加壓工藝制備了WBS-31T-700S復(fù)合材料，研究了復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能、高溫力學(xué)性能、水煮后力學(xué)性能和動(dòng)態(tài)力學(xué)性能，并對彎曲斷面進(jìn)行分析。研究結(jié)果表明，WBS一3樹脂基體黏度低、適用
2、期長且韌性好，適合于手糊成型、纏繞成型等低成本制造工藝；由此制得的WBS一3IT一700S復(fù)合材料具有優(yōu)良的力學(xué)性能和耐高溫性能，其彎曲強(qiáng)度為1434MPa，拉伸強(qiáng)度為1972MPa，剪切強(qiáng)度為76．1MPa，玻璃化溫度()超過210℃；該WBS-3／T-700S復(fù)合材料具有很好的界面粘接性(樹脂對纖維的浸潤性良好)、較低的空隙率且纖維分布均勻。關(guān)鍵詞：環(huán)氧樹脂；碳纖維；復(fù)合材料中圖分類號：TQ323．5文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004—2849(2009)03-0021-050前言鑄和纏繞等低成本制造工藝]，并對其力學(xué)性能、耐復(fù)合材料是由基
3、體材料和增強(qiáng)材料復(fù)合而成的熱性和耐水性等性能進(jìn)行了研究。多相體系固體材料，能夠充分發(fā)揮各組分的特點(diǎn)和1實(shí)驗(yàn)部分潛能；通過合理匹配及協(xié)同作用，可呈現(xiàn)出單一材料所不具備的優(yōu)異性能。目前已在農(nóng)業(yè)、工業(yè)、交通、軍1．1實(shí)驗(yàn)原料事及社會(huì)生活等各領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，尤其在航WBS一3環(huán)氧樹脂，無錫樹脂廠；T一700S碳纖維空、航天等一系列高端技術(shù)領(lǐng)域中具有不可或缺的單向布，南京玻纖研究院。地位『l】。由于高性能復(fù)合材料的生產(chǎn)成本較高，因此理想的復(fù)合材料應(yīng)滿足無溶劑、低壓成型、固化溫度1．2實(shí)驗(yàn)儀器較低、固化周期較短、工藝壽命較長和耐光老化等一NDJ一79
4、型旋轉(zhuǎn)式黏度計(jì)，上海昌吉地質(zhì)儀器有系列特性，同時(shí)兼具較高的模量和韌性、良好的界面限公司；2910型差示掃描量熱分析儀，美國TA粘接和較低的固化收縮率等特點(diǎn)。Instruments公司；CMT型萬能實(shí)驗(yàn)機(jī)、ZBC一4型沖環(huán)氧樹脂(EP)具有優(yōu)異的浸潤性和粘接性(對擊實(shí)驗(yàn)機(jī)，深圳新三思材料檢測有限公司；S一570型各種纖維)，其固化物具有較好的綜合性能(包括力掃描電子顯微鏡(SEM)，13立公司；Q80o型動(dòng)態(tài)力學(xué)性能、耐酸性、耐堿性和耐多種化學(xué)藥品性等)，故學(xué)分析(DMA)儀，美國TA公司。已成為復(fù)合材料熱固性樹脂基體中最重要的基體材料之一。本
5、文以自制的較高環(huán)氧值的EP(包括低黏1．3澆鑄體的制備度稀釋劑、擴(kuò)鏈劑、催化劑和少量偶聯(lián)劑等)為基體以WBS一3為樹脂基體、碳纖維為增強(qiáng)材料，采材料，碳纖維為增強(qiáng)材料，采用手糊成型螺栓加壓工用手糊成型螺栓加壓工藝制備復(fù)合材料。主要步驟：藝制備復(fù)合材料f該復(fù)合材料可滿足低壓無溶劑成配制基體膠一剪裁增強(qiáng)材料一清理模具一在模具內(nèi)型，適用于手糊工藝、樹脂傳遞成型(RTM)、真空吸涂敷脫模劑并鋪設(shè)一層脫模紙一將增強(qiáng)材料置于脫收稿日期：2008—10-09；修回日期：2008—11-06。作者簡介：張杰(1983一)，廣西壯族自治區(qū)桂林市人，碩士，主要研
6、究方向?yàn)闃渲鶑?fù)合材料。E-mail：zj18181@163．eom通訊作者：寧榮昌。22——中國膠粘劑第18卷第3期模紙上，并在其上涂刷基體膠，重復(fù)此步驟一在已鋪到固化體系在不同升溫速率時(shí)的固化放熱峰的起始放好的預(yù)浸料上鋪設(shè)一層脫模紙，蓋上蓋板一以螺溫度、峰頂溫度、峰終溫度和反應(yīng)熱△H。栓加壓一按照設(shè)定工藝固化一后處理卸模一修理由圖1可知，對于同一配方而言，當(dāng)升溫速率不邊角一切割試件一力學(xué)性能測試。同時(shí)峰溫也不相同，升溫速率越高放熱峰的也越高。采用外推法可求得升溫速率為0~C／min時(shí)放熱1．4性能測試峰的(即凝膠溫度)為386．7K(1l
7、3．7℃)、(即澆鑄體黏度測定，按照GB／T7193．1—1987標(biāo)準(zhǔn)固化溫度)為400．4K(127．4℃)和(即后處理執(zhí)行；澆鑄體拉伸強(qiáng)度和彎曲性能測定，分別按照溫度一)為447．6K(174．6oC)。由此可知，固化體GB／T2568—1995和GB2570—1995標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行；復(fù)合系的凝膠化溫度與固化溫度相差不大，說明該樹脂材料常溫力學(xué)性能測定，分別按照GB／r1447—200、反應(yīng)活性高、固化反應(yīng)放熱集中，該固化體系適合于GB廠I、3356—1999和JC／T773-1982(1996)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行RTM、真空吸鑄和拉擠成型等快速成型工藝
8、。拉伸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和剪切強(qiáng)度的測定；復(fù)合材料高溫力學(xué)性能測定，將環(huán)境箱升溫至設(shè)定溫度，待溫度2．2動(dòng)態(tài)黏度分析穩(wěn)定后，將試件置于環(huán)境箱中保持15min，然后進(jìn)行動(dòng)
