复材气瓶用环氧树脂固化制度下性能(一)

    树脂基复合材料由于其比强度、比模量高，膨胀系数低、耐腐蚀、电绝缘等优点，在航空航天船舶等尖端工业得到广泛应用，并在汽车、建筑、体育制品等领域有广泛应用。尤其是在压力气瓶方面的发展更是迅速，复合气瓶的商业用量不断增加。通过红外光谱、DMA、力学测试等理化分析手段，对复合材料气瓶用E-51/DDM环氧树脂体系在不同固化制度下固化所得浇铸体进行研究，分析了固化制度对树脂性能的影响，为环氧树脂在复合材料气瓶上的应用奠定-定的基础。

    一、引言

    在树脂基复合材料中树脂起到连接纤维、传递应力的作用，因此树脂性能的好坏直接影响到复合材料的整体性能。树脂性能本身受很多因素的影响，如原材料、配比、工艺成型、固化条件等，其中固化是成型工艺中重要的环节。树脂固化就是高分子材料的交联反应，即树脂由线形分子结构变成网状大分子结构。同样的树脂体系在加热固化时，因固化时间、固化温度的不同可以形成物理力学性能不同的、甚至是差异很大的分子结构。时间短或温度低、树脂无法完全固化，而时间过长或温度过高则造成不必要的能源浪费，甚至会损伤其性能。另外树脂的选定准则-般是以其延伸率略高于纤维的延伸率而达到最佳匹配，以牺牲其他条件为代价而获得远高于使用要求的延伸率实际上是-种性能浪费。因此根据具体使用要求寻求最佳的固化升温制度显得极为必要。

    二、实验过程

    1、原材料

    混合环氧树脂：自制；芳香胺类固化剂：化学纯，上海三爱思试剂有限公司生产；促进剂：上海三爱思试剂有限公司生产。

    2、树脂体系DSC热分析

    按环氧树脂：固化剂：促进剂=110：35：0.5配比配制胶液，分别在不同升温速率下测定树脂的固化放热情况(仪器为德国产PE-7系列差动扫描量热分析仪)。根据DSC分析曲线，反应放热峰皆在80℃左右开始启动，并经回归分析得出在l℃/min升温速率下，热峰温度为128℃。因此实验取80℃与130℃为固化温度最高点，制定2个固化升温曲线，并制备出浇铸体，研究不同固化制度下树脂性能，对2种固化制度进行了比较。

    3、浇铸体试验

    (1)浇铸体制备

    将按配比配制好并经真空脱泡的胶液浇人事先涂有脱模剂并预热过的钢模具型腔内，除去胶液中的气泡，分别按照2种不同的升温曲线升温固化，冷却脱模后经打磨得到2种浇铸体FH80和FHl30，对其进行性能测试。

    (2)浇铸体性能测试

    固化度测试：用溶剂萃取法，按GB/T2576-1989进行。

    分子结构分析：用红外光谱法进行测定。

    力学性能测试：拉伸试验按GB/T2568-1995，弯曲试验按GB/T2570-1995进行。

    玻璃化转变温度：采用动态模量分析法。升温速度5℃/min；动态测试应力8.0×104Pa；静态测试应力1.0×105Pa；测试频率1.0Hz。

    4、试验仪器设备

    PE-7系列热分析仪：德国生产。红外光谱仪：PEKIN-ELMER2000FT-IR型，德国产。INSTRON4505型万能材料试验机，英国英斯特朗公司产。

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