碳纖維濕法纏繞用高模高韌環(huán)氧樹脂基體.pdf

1、通過濕法纏繞成型將高性能的碳纖維用于制造容器，在增加容器強(qiáng)度的同時(shí)，能有效降低容器的重量，提高容器特性值(PV/W)。但實(shí)際應(yīng)用發(fā)現(xiàn)普通的低模量、低韌性的樹脂基體往往不能很好的發(fā)揮高性能碳纖維應(yīng)有的強(qiáng)度。所以開發(fā)適用于高性能碳纖維復(fù)合材料濕法纏繞成型的高模量、高韌性樹脂基體非常重要。 本論文首先自制了不同類型的改性胺固化劑T<,1>、T<,2>和T<,3>，分析固化劑對(duì)環(huán)氧樹脂基體性能的影響。經(jīng)改性胺固化TDE-85環(huán)氧樹脂基體

2、表現(xiàn)為韌性體系，而酸酐固化則為脆性。TDE-85/改性胺T<,3>樹脂體系的彎曲模量超過3600MPa，斷裂延伸率達(dá)到4.6％，由DMTA得到的Tg在170℃以上，實(shí)現(xiàn)了高模量、高韌性和耐熱性能優(yōu)異的兼顧。進(jìn)一步分析固化劑對(duì)復(fù)合材料性能的影響。樹脂基體為韌性體系時(shí)，其彈性的模量對(duì)復(fù)合材料的性能影響較大，高模量有利于發(fā)揮碳纖維的力學(xué)性能。與模量較低的樹脂基體相比，TDE-85/改性胺T<,3>制備的T700碳纖維復(fù)合材料拉伸性能提高36％

3、、T800碳纖維復(fù)合材料拉伸性能提高28％。DMTA分析則表明，T700碳纖維與樹脂的界面結(jié)合優(yōu)于T800碳纖維；同種碳纖維制備的復(fù)合材料，TDE-85/改性胺T3與碳纖維的界面性能最佳。 使用DSC研究樹脂固化體系的動(dòng)力學(xué)，TDE-85/改性胺T<,3>體系的固化反應(yīng)呈兩階段反應(yīng)，固化反應(yīng)活化能為52.54.kJ·mol<'-1>，適用期超過8h，適合濕法纏繞成型工藝。 調(diào)整環(huán)氧基團(tuán)和胺上活潑氫之間的配比(β)，分析交

4、聯(lián)程度對(duì)樹脂基體性能的影響。當(dāng)β在0.65-0.85或1.15-1.35之間時(shí)，樹脂基體的模量和斷裂延伸率都出現(xiàn)極大值，而Tg則在β=1時(shí)達(dá)到最大。β=0.75時(shí)TDE-85/改性胺T<,3>樹脂基體的彎曲模量大于3900MPa，斷裂延伸率超過6％，制備的T800碳纖維復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸性能超過2800MPa,T700碳纖維復(fù)合材料NOL環(huán)拉伸性能超過2500MPa，充分發(fā)揮了碳纖維的高強(qiáng)度特性。復(fù)合材料的破壞形貌分析顯示，樹脂基體和