為改進(jìn)纖維增強(qiáng)氰酸酯樹脂基復(fù)合材料的制備工藝,研制了一種適用熱熔法制備預(yù)浸料的氰酸酯樹脂體系。以旋轉(zhuǎn)黏度計確定了適用熱熔法浸漬纖維的樹脂黏度為1.5 Pa.s/80C、最佳加工溫度為(90±2)℃、工藝適用期為2h。利用DSC及哈克流變儀確定了樹脂的固化工藝、纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的制備工藝等。結(jié)果表明此樹脂體系具有良好的熱熔加工性能,適宜的工藝適用期,樹脂體系在一lOaC下貯存6個月后,樹脂黏度基本保持不變,應(yīng)用熱熔浸潰法制備的M40J碳纖維/氰酸酯復(fù)合材料,具有優(yōu)異的力學(xué)性能,拉伸強(qiáng)度和模量分別為2 037 MPa和226 GPa,彎曲強(qiáng)度和模量分別為1 580 MPa和217 CPa。
目前,許多發(fā)達(dá)國家的宇航器結(jié)構(gòu)大都選用氰酸酯樹脂作為高模量、超高模量碳纖維復(fù)合材料的基體樹脂,如Bryte的EX系列,HEXEL的954系列等,廣泛用于拋物面天線,支撐結(jié)構(gòu)、相機(jī)光學(xué)系統(tǒng)等器件中。氰酸酯樹脂具有耐熱性好、吸濕率低、尺寸穩(wěn)定性好、耐輻射能力強(qiáng)等特點,在航空航天用材料等方面可取代傳統(tǒng)的環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂基體,成為新一代高性能樹脂基體。
國內(nèi)應(yīng)用較多的樹脂品種為雙酚A型氰酸酯樹脂。由于氰酸酯樹脂對熱敏感,在熱催化下易發(fā)生聚合反應(yīng),黏度變化大,在所見報道中,雙酚A型氰酸酯樹脂基體及其改性樹脂基體的復(fù)合材料制備過程均采用溶劑法制備預(yù)浸料,工藝落后,并帶來生產(chǎn)成本高、污染環(huán)境、效率低等負(fù)面影響。同時用溶劑法制備預(yù)浸料會將揮發(fā)份引入復(fù)合材料體系中,不利于材料的固化成型和提高材料的綜合性能。
本文制備了一種適于用熱熔法制備預(yù)浸料的雙酚A型氰酸酯樹脂體系,目的是為了充分發(fā)揮增強(qiáng)纖維的優(yōu)異性能,滿足不同構(gòu)件的要求。
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