三维编织改性双马树脂的固化研究.pdf
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1、堑墨兰塑笙三三鲞墨三塑 :! ! ! :I ! ! j 三维编织改性双马树脂的固化研究 吴晓青李嘉禄李学明 ( 天津工业大学复合材料研究所,天津,3 0 叭6 0 ) 擅要:采用c D R ,9 4 1 8 双马来酰亚胺树脂和R T M 工艺,研究三维编织复合材料的固化条件及反应过程,并用T 中外推法确 定固化工艺参敷。 关t 词:三维编织双马来酰亚胺树脂R T M 复合材料固化 中圈法分类号:T s1 0 67 9 卢l 三维编织复合材料是二十世纪八十年代发展起 来的一种新型纺织复合材料,具有异型件一次编织 整体成型、结构不分层、冲击强度高、综合力学性能 好等特点,在军事、航空、航天等高技术
2、领域越来越 受到重视。树脂传递模塑法( R T M ) 是制造整体编 织复合材料的主要方法之一,双马来酰亚胺( B M I ) 树脂具有耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨 胀系数小等优点,但由于其粘度高、溶解在高沸点无 质子溶荆中,给R 1 M 工艺制造三维编织复合材料 带来极大的困难,而改性双马来酰亚胺树脂基本上 保留了双马树脂原有的优点,更适用于R T M 工艺, 目前大多数研究工作集中于树脂的改性反应和性能 评价,对于三维编织复合材料R w 订工艺的固化过 程研究很少,本文通过粘度一温度、粘度一时间变化 及差示扫描量热法( D S c ) 等,对国内新研制的C D R 一 9 4 1
3、 8 改性双马树脂在三维编织R T M 工艺中工艺性 及固化反应进行了研究,为三维编织复合材料的应 用奠定理论基础。 1 实验部分 1l 样品 三维编织预制件,天津工业大学复合材料研究 所制造;C D R 一9 4 1 8 改性双马来酰亚胺树脂,成都科 技大学提供。 l2 实验方法 凝胶时间取2 9 树脂,在不同温度下用小刀法测 量;粘度一温度和粘度一时间曲线采用N D J 一7 9 旋 转粘度计测定,粘度一时间曲线测量温度为9 0 ; 差热分析实验在P e r k i n E h e r 公司生产的D S e 2 C 差示扫描量热仪上进行,高纯锢校准温度和热量坐 标,高纯氮气保护,样品置于标
4、准铝坩埚内,用量 l O r n g 1 2 m g ,数据处理在D a t es t a t i o n3 5 0 0 计算机 上进行,非等温固化实验选择2 5 K l 面n 、5 K T n i n 、 1 0 K 血n 、2 0 K m n 四种升温速率。 2 结果与讨论 21 注射温度的确定 在三维编织 件中纤维束纱线 在空间呈四向甚 至是多向分布, 纤维束伸直且呈 一定的角度多次 重复互相交织, 随着编织角的增 大,花节长度变 小,加之编织过 程的打紧,使编 织物的物理交联 点增多;在装模 过程中,定位及 模具锁紧,使纤 维体积含量能够 达到6 0 ,编织 量 羹 温J 耋, 圈l
5、改性马来酰亚胺树脂的牯度 温度曲线 m 骚 O 1 1 0I 鲫l 蜘l 铀1 温度戌 图2 不同温度下的凝胶时间f | 扛线 物的结构非常致密,导致树脂传递过程阻力大浸润 困难,所以要求树脂具有较低的粘度,通常基体粘度 在1 0 0 c p a 5 0 0 c p a ,才能保证复合材料的质量,降低 空隙率含量。 由图1 可见,树脂对温度的依赖性很强,室温下 粘度很大难以流动,随着温度的提高,树脂粘度急剧 下降,由6 0 时的3 0 0 0 c p a ,降为9 0 时2 2 0 c p a , 7 8 9 0 时,树脂的粘度为5 0 0 c p a 2 2 0 印a ;由图 2 看出,树脂
6、凝胶时间随着温度的升高迅速缩短, 9 0 时凝胶时间为1 6 5 9 m i n ,约2 7 5 h ,而在1 7 0 时凝胶时间仅为1 7 3 0 m i n ,即在9 0 时有比较长的 适用期,粘度低,温度升高后又能迅速固化,可以满 足成型三维整体编织件R T M 工艺的要求,尽管低 于9 0 时凝胶时间更长,但考虑到粘度的增大不利 于三维编织物的浸渍,所以,确定R 一9 4 1 8 改性双 马酰亚胺树脂在三维编织R T M 工艺中注射温度为 9 0 。 2 2 粘度一时间对注射过程的影响 粘度一时间曲线与注射过程有着密切的关系, 由于三维编织预制件是整体化连续纤维的集合体, 万方数据 P
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