复合材料基体固化成型工艺综述

树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能优良、工艺性能良好及具有可设计性等特点,一直受到工业界的重视,各种复合材料产品被应用到各行各业,尤其是在航空航天领域。复合材料从原材料到形成制品的过程,都需经过固化与成型,方法已经有几十种。文中介绍了国内外复合材料主要的基体固化方法、成型工艺和相关研究;固化方法主要有热固化、辐射固化与微波固化等,成型工艺主要有模压成型、渗透成型、缠绕成型与拉挤成型等;同时,对工艺研究与应用也进行了展望。     

聚苯醚/双柠康酰亚胺体系的固化特征与动力学

使用DSC、IR研究了聚苯醚／双柠康酰亚胺体系的固化反应过程，得到了固化反应的平均表观活化能E为184.4kJ/mol,反应级数n接近1。固化后体系的理化性质变化明显（特别是不溶于氯仿），IR图谱的不显著，DSC行为与单独的聚苯醚相近。     

基于正交试验法的复合材料固化工艺规范参数优选

在复合材料固化过程中,选择合适的固化工艺规范不仅可以制造出质量较为均匀的制品,而且还能最大限度的降低能耗、节约成本。本文采用正交实验法对双马来酰亚胺树脂复合材料固化工艺规范中的几个关键参数,即升温速率、保温温度、降温速率进行优选,得到固化时间较短、能耗较低的固化工艺规范。     

固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响

以NOL环试样的拉伸强度作为考察指标,通过对T700/E-51复合材料的固化制度进行正交试验设计,研究了固化工艺对纤维缠绕炭纤维增强复合材料力学性能的影响。对试验结果进行了极差分析和方差分析,结果表明,通过正交试验设计方法研究固化工艺对复合材料性能的影响,可以大大减少试验次数;后固化温度下的保温时间对试件力学性能影响最大;目前采用的固化制度不是最优组合,需要进一步寻求最优组合。     

废旧聚氨酯的回收与高端发泡胶的研究

利用双组仹醇解法对废旧聚氨酯硬质泡沫进行降解,得到低聚物多元醇应用到高端聚氨酯収泡胶领域。探究了废旧聚氨酯经化学降解后的収泡工艺,从而降低収泡成本,制备出绿色环保、具有高性能、高附加值的聚氨酯収泡胶。幵对制备出的降解料进行红外光谱、粘度等测试。对产品进行吸水率、表观密度等测试,得到了最佳的二元醇配比,从而制备出性能优异的聚氨酯収泡胶。     

聚苯醚型超支化环氧/E-51的非模型固化动力学

分别采用Friedman(FR)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)法,以及Vyazovkin(VA)高级非模型法,对聚苯醚型超支化环氧(EHPPO9)/双酚A缩水甘油醚型环氧(E-51)体系的固化反应活化能和指前因子进行了计算,并对计算结果进行了比较分析和研究。结果表明,FWO法和KAS法的计算结果与VA法的计算结果比较接近,能够较为准确地反应固化行为,而FR法的结果偏差较大;在E-51环氧中添加聚苯醚型超支化环氧后,固化体系放热峰的峰值温度和反应活化能都有所下降,表明添加聚苯醚型超支化环氧后可使固化反应更容易进行。     

玻璃钢缠绕气瓶用环氧树脂固化动力学研究

制备了以环氧树脂为基体,甲基六氢苯酐为固化剂,咪唑为促进剂的环氧树脂体系。采用非等温差示扫描法(DSC)研究了环氧树脂/甲基六氢苯酐体系的固化过程,得出了升温速率对固化体系DSC曲线的影响。引用Kissinger理论,确定了固化反应的动力学参数以及固化反应动力学模型。     

用近红外光谱研究环氧树脂固化反应动力学

用近红外光谱同步连续地研究苯基环氧丙烷基醚分别和三种芳香胺之间的完整反应,并用计算机对结果进行定量分析,确定了固化按自催化反应机理进行,体系中产生的羟基可加速反应。计算出固化反应的活化能E_(a1)=45.96kJ。mol~(-1),E_(a2)=64.50kJ·mol~(-1)。     

干式变压器浇注用环氧树脂体系的固化动力学

基于非等温DSC方法对干式变压器浇注用环氧树脂体系动态升温过程中的固化动力学进行了研究,采用无模型法得到了体系的活化能和指前因子与固化度之间的关系,发现该体系的固化反应不是简单的一步反应,而是复杂的多步反应.用唯象模型拟合法对DSC测试结果进行了非线性拟合,两者吻合很好,相关度达99.51%,表明该体系符合通用n级三步分支反应模型.最后用唯象模型对该体系的等温反应进行了预测,结果显示,相同固化时间下,固化温度越低,体系的固化度和固化速率也越低.     

非等温法研究EOCN/DDS体系的固化反应动力学

针对邻甲酚醛环氧树脂(EOCN)与固化剂二氨基二苯砜(DDS)的固化过程,采用差示扫描量热仪(DSC)测试了4组线性升温数据,利用Kissinger和Crane两种动力学方法建立了EOCN/DDS固化体系的n级动力学方程;利用Vyazovkin方法建立了非模型动力学,得到了固化反应的活化能,并预测了该体系不同温度下转化率(α)与时间(t)的关系曲线。对比分析了非模型动力学与n级模型动力学在预测EOCN/DDS固化体系固化行为的特点。结果表明,非模型动力学能够避免模型及模型参数选择不当造成的误差,准确预测环氧树脂的固化行为,为该体系固化条件的选择提供了理论指导。     

复合材料长桁共固化成型工艺研究

复合材料长桁种类主要包括“工”字长桁;“T”字长桁;“Ω”长桁等.长桁制造工艺采“复合式铺叠”,通过整体定位实现壁板及长桁共固化成型,各种长桁共固化成型完全采用数字化制造定位盖板,制造工艺上完全实现数字化在复合材料成型上的应用,使用该成型工艺保证壁板的成型质量及轮廓尺寸;长桁内部及外观质量;长桁行位公差有标志性的提高;整体构件质量.     

高纯度液体环氧树脂的结构表征及固化动力学

采用柱分离法对液态双酚A环氧树脂E51进行分离，得到分子量为340的单组分环氧树脂，并对其进行了IR、NMR和ESI-MS表征。研究了E51环氧树脂及单组分环氧树脂与DDS的固化反应动力学，采用DSC测定了E51环氧树脂和单组分环氧树脂与DDS固化体系的固化反应表观活化能，分别为134.85和152.15kJ/mol。通过对2种体系固化产物的T_g分析，结果表明E51/DDS固化产物的T_g比单组分环氧树脂/DDS固化产物的T_g低约10℃，分别为202.2和212.4℃。     

覆铜箔层压板专用双酚A二缩水甘油醚/双氰胺体系的固化反应动力学

采用程序升温DSC法研究了覆铜箔层压板专用的双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)/双氰胺(DICY)体系的非等温固化反应动力学.分别采用Kissinger和Ozawa-Flynn-Wall方程推导了该固化体系的固化动力学方程,并计算了固化反应活化能.结果表明,Kissinger方程能够较好地反映该体系非等温固化过程中放热峰顶温度的动力学参数,而Ozawa-Flynn-Wall方程则可在较大的固化度范围内描述该固化体系的动力学参数.     

烯丙基酚醛树脂的固化动力学

利用差示扫描量热法分析了烯丙基酚醛树脂在不同升温速率下的固化行为,用Kissinger法和KAS（Kissinger-Akahira-Sunose）法对获得的动力学数据进行处理,得到了固化反应动力学参数,并建立了烯丙基酚醛树脂的固化动力学模型.结果表明：与纯酚醛树脂相比,烯丙基酚醛树脂固化温度较高,反应级数更接近于1,固化反应所需的平均表观活化能较低,为111.45kJ/mol;在整个固化过程中,烯丙基酚醛树脂的活化能较为恒定,随温度变化不大;烯丙基酚醛树脂固化动力学模型为研究该体系固化工艺参数提供了理论依据.     

聚丙烯酸正丁酯改性酚醛树脂固化过程的研究

用扭辫分析仪研究了聚丙烯酸正丁酯改性酚醛树脂的固化行为,与未改性的酚醛树脂固化过程相比,改性后的酚醛树脂凝胶化峰提前,表明聚丙烯酸正丁酯改性酚醛树脂更容易固化,对其进行动力学计算求得其固化活化能较未改性酚醛树脂活化能只略有降低,表明改性后酚醛树脂固化机理没有变化。     

干式变压器浇注用环氧树脂体系固化动力学研究

基于非等温DSC方法对干式变压器浇注用环氧树脂体系动态升温过程中的固化动力学进行了研究,采用无模型法得到了体系的活化能和指前因子与固化度之间的关系,分析发现该体系固化反应不是简单的一步反应,而是复杂的多步反应。用唯象模型拟合法对DSC测试结果进行了非线性拟合,两者吻合很好,表明该体系符合通用n级三步分支反应模型。最后用唯象模型对该体系的等温反应进行了预测,得到了等温下体系的固化度随时间的变化规律。研究结果为改进真空浇注干式变压器工艺提供了有力的指导。     

微波幅射对环氧树脂固化行为的影响

文中设计了一套全新实验装置 ,用红外光谱追踪了环氧树脂E-51/100A、环氧树脂E-51/二氨基二苯基甲烷 (DDM )和环氧树脂E-51/二氨基二苯基砜(DDS)的固化过程;计算了在微波和传统条件下反应的活化能。结果表明:微波条件下高于在传统条件下的固化速度;微波辐射能减低反应活化能,且减低的程度与它们在传统条件下反应的活化能成正比,比率为0.1;微波辐射不能改变最终产品的结构。     

超声电机用环氧摩擦材料固化动力学研究

应用差示扫描量热(DSC)技术研究了超声电机驱动用的TGDDM/MTHPA环氧摩擦材料的固化动力学.对添加了聚四氟乙烯(PTFE)、碳纤维、石墨、MoS2等填料的环氧摩擦材料固化体系在不同升温速率下得到的DSC曲线进行分析,运用Kissinger方程和Crane方程确定了体系反应级数和表观活化能,并将峰温Tp和结束温度Te外推至升温速率为零,得到理论固化温度Tcure和固化后处理温度Ttreat.结果表明反应级数与二甲基苄胺(DMBA)用量无关,约为0.90;表观活化能随着DMBA量的增加先降后升,用量为1.0%时达到最小;Tcure、Ttreat分别为130℃、153.8℃.按照上述优化配方和固化工艺制备的环氧摩擦材料装配行波超声电机(TRUMΦ-60)机械性能良好,使用寿命可达8000h以上.