聚氨酯接枝環(huán)氧與碳納米管對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料常溫及低溫力學(xué)性能影響機(jī)制的研究.pdf

1、樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料擁有高模、高強(qiáng)、重量輕等優(yōu)良的力學(xué)性能表現(xiàn)出比較廣泛的應(yīng)用前景。近些年來(lái)，由于航空和航天等領(lǐng)域技術(shù)的迅猛的發(fā)展，其對(duì)碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂的復(fù)合材料的綜合性能也提出了更高的要求，特別是樹(shù)脂基體在低溫條件下的耐低溫性能有著更加嚴(yán)格的要求。本文采用化學(xué)接枝的方法成功制備了結(jié)構(gòu)可控的聚氨酯改性環(huán)氧（HPU-EP），實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)合材料用環(huán)氧樹(shù)脂的有效增韌，在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)探究了HPU-EP和MWCNTs對(duì)環(huán)氧復(fù)合材料常溫及低溫力學(xué)性能的

2、影響機(jī)制，為高性能復(fù)合材料的制備提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和理論支持。主要工作如下:
　　采用聚醚型多元醇和異氰酸酯等單體合成了主鏈端基為-NCO的聚氨酯預(yù)聚體，進(jìn)而將聚氨酯(PU)的鏈段化學(xué)接枝到環(huán)氧的主鏈上成功制備了聚氨酯改性環(huán)氧(HPU-EP)。采用FT-IR表征了改性后的環(huán)氧樹(shù)脂的分子結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明，聚氨酯(PU)的鏈段成功接枝到環(huán)氧分子鏈上;采用GPC對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行分子量及其分布的表征，結(jié)果表明，合成的產(chǎn)物分子量可控;
　　系統(tǒng)研

3、究了HPU-EP的含量等對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂常溫和低溫下力學(xué)性能的影響規(guī)律。測(cè)試結(jié)果表明:聚氨酯改性的環(huán)氧在室溫下和低溫的條件下，使環(huán)氧樹(shù)脂基體的整體力學(xué)性能得到一定程度的提升，特別是在低溫的條件下也能有比較好的增強(qiáng)和增韌的效果。當(dāng)聚氨酯改性環(huán)氧樹(shù)脂的質(zhì)量百分含量為30％的條件下，復(fù)合材料會(huì)表現(xiàn)出最佳的綜合性能，其拉伸強(qiáng)度在室溫下和低溫77K下分別提高12.5％和29.3％，沖擊強(qiáng)度也分別提高30.8％和62.3％。所得制備得到的改性環(huán)氧樹(shù)脂在液

4、體成型工藝用耐低溫樹(shù)脂體系及復(fù)合材料中具有很多的應(yīng)用潛力;
　　系統(tǒng)研究了MWCNTs含量等對(duì)環(huán)氧樹(shù)脂常溫和低溫下力學(xué)性能的影響規(guī)律。測(cè)試結(jié)果表明適量的納米級(jí)粒子的引入，整個(gè)樹(shù)脂體系的力學(xué)性能會(huì)出現(xiàn)先上升然后降低的趨勢(shì)，其主要的耐低溫機(jī)理是:納米粒子的均勻加入降低了體系的交聯(lián)密度，并且在受力時(shí)可以形成空穴結(jié)構(gòu)，可以有效的引發(fā)更多的裂紋并鈍化裂紋的生長(zhǎng)從而吸收沖擊能量增加耐低溫性能，但含量過(guò)多會(huì)出現(xiàn)團(tuán)聚現(xiàn)象，整個(gè)體系的性能會(huì)受到影響