TDE-85环氧树脂体系的固化动力学及流变行为研究

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碳纤维/环氧树脂复合材料具有比强度高、比模量高、质轻、结构尺寸稳定、耐热、耐低温、耐化学腐蚀及材料性能可设计等优点,其既可以作为结构材料承载也可以作为功能材料发挥作用,已经成为航空航天领域的首选材料。低粘度、流动性优异及润湿性好的基体树脂由于其可能对碳纤维实现薄层包覆,在保证良好粘结的前提下,降低基体树脂的用量,从而显著提高复合材料的强度和模量。TDE-85不仅粘度小、流动性优异,而且具有优良的力学性能和耐高温特性,是高性能碳纤维复合材料的理想基体材料。因此本文以TDE-85环氧基体树脂为对象,研究了其固化动力学及流变过程,并通过层压工艺制备了TDE-85/碳纤维复合材料,主要结果如下:   将TDE-85树脂分别与固化剂甲基六氢邻苯二甲酸酐(MeHHPA)、甲基四氢邻苯二甲酸酐(MeTHPA)及甲基纳迪克酸酐(MNA)、促进剂苄基二胺(BDMA)和三乙醇胺(TEA)组成6个体系,通过DSC分析,得到了各体系的固化动力学参数,并根据对应工艺参数制备了各体系的浇铸体,通过测试分析我们发现TDE-85/MNA/BDMA体系的弯曲模量(2883MPa)及玻璃化转变温度(188.5℃)均为各体系之首。   流变分析结果表明,在升温的过程中树脂在凝胶前粘度会大大的减小,电镜的测试结果也进一步表明基体树脂由于流失而未能对纤维进行有效包覆。将多壁碳纳米管引入体系后,体系的粘度得到了有效控制,解决了树脂在升温过程中由于粘度变小而大量流失的问题。流变测试及DSC测试结果均表明当加入量为0.75wt%时,体系的固化反应没有发生变化,电镜结果表明加入多壁碳纳米管后,纤维得到了很好地包覆,力学测试结果也表明复合材料的拉伸强度提高了54%。
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