超声处理RTM成型酚醛/乙醇在石英纤维表面的竞争吸附

论文摘要

RTM成型的石英织物/酚醛复合材料具有突出的瞬时耐高温烧蚀性能、透波性能,在防热材料中具有不可替代的地位,在航天、航空、武器装备领域发挥着重要的作用。但是酚醛树脂是由酚醛和乙醇溶剂组成的二元体系,由于两者物理和化学性质的不同在纤维表面的吸附能力显著不同,因此在复合材料成型过程中存在着竞争性的吸附。而且纤维预制体内部存在两种不同尺度的结构单元以及树脂体系由多种组分构成,RTM工艺的浸润过程十分复杂。树脂的宏观流动和微观流动相互耦合并且树脂组分在增强纤维表面发生竞争性吸附从而对RTM成型复合材料的性能产生重要影响。超声处理方法是在RTM工艺中制造高性能树脂基复合材料的有效手段。本文研究了超声处理对RTM石英纤维/酚醛树脂复合材料在成型中酚醛/乙醇在石英纤维表面竞争吸附控制的影响。结果表明,在RTM工艺中,酚醛树脂在石英纤维表面的吸附是动态的非平衡过程,酚醛树脂和溶剂在纤维表面形成竞争性吸附,从而影响RTM成型复合材料界面组成和性能。采用超声处理不但影响RTM制品层间剪切强度(ILSS)的高低,而且也影响ILSS的均匀性。确定了采用超声处理作为改善RTM成型过程中石英/酚醛竞争吸附的一种手段。酚醛树脂是由酚醛和乙醇溶剂组成的二元体系,本文在RTM成型过程中采用了超声处理技术,探讨了超声处理对酚醛/乙醇在石英纤维表面导致的竞争吸附的影响,表现为树脂的黏度、表面张力、RTM工艺成型浸润性及复合材料的力学性能的影响。实验结果表明:超声处理使RTM成型过程中溶剂之间竞争吸附得到控制,树脂在固化后提高了复合材料的力学性能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源目的及意义
• 1.2 国内外研究现状及分析
• 1.2.1 树脂组分在增强体表面的竞争性吸附
• 1.2.2 溶剂对吸附过程的影响
• 1.2.3 增强体表面性质对复合材料界面结合的影响
• 1.2.4 固－液体系吸附作用机理研究进展
• 1.3 树脂基复合材料界面研究现状
• 1.3.1 界面结合理论
• 1.3.2 润湿和吸附现象
• 1.4 超声在树脂基复合材料界面研究中的应用
• 1.4.1 声空化效应
• 1.4.2 声流作用
• 1.5 本课题主要研究内容
• 第2章 实验材料及实验方法
• 2.1 主要实验原料及仪器
• 2.1.1 主要实验仪器
• 2.1.2 主要测试仪器
• 2.2 超声处理前后酚醛在石英纤维上的吸附行为研究
• 2.3 超声处理RTM工艺树脂流动过程实验
• 2.4 RTM工艺复合材料的制备
• 2.5 性能测试及表征
• 第3章 超声处理对石英/酚醛/乙醇体系界面竞争性吸附的影响
• 3.1 超声处理对石英/酚醛/乙醇溶液表面张力和粘度变化的影响
• 3.1.1 超声处理对石英/酚醛/乙醇体系中树脂粘度的影响
• 3.1.2 超声处理对石英/酚醛/乙醇体系表面张力的影响
• 3.2 超声处理对石英纤维动态吸附行为的影响
• 3.3 热失重分析
• 3.4 超声处理前后石英纤维吸附等温线
• 3.5 超声处理对复合材料力学性能的影响
• 3.5.1 超声处理对复合材料ILSS 的影响
• 3.5.2 超声对复合材料弯曲性能的影响
• 3.5.3 超声处理对复合材料孔隙含量的影响
• 3.6 超声处理前后RTM 成型复合材料断口SEM 分析
• 3.7 超声处理酚醛/乙醇在石英纤维表面竞争吸附机理的探讨
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢