形状记忆环氧树脂二次固化技术研究

论文摘要

随着环氧树脂基复合材料在空间结构技术中应用范围的不断扩大,形状记忆功能在空间充气展开结构中的应用也得到了越来越多的关注,为了克服形状记忆环氧树脂玻璃化转变温度低以及力学强度低等缺点,本文提出并开发了形状记忆环氧树脂二次固化技术。同时由于空间充气展开结构刚化技术的特殊要求,合成了一种反应性的紫外光固化剂。分别对不同交联体系的材料进行了动态力学分析（DMA）测试,发现高的玻璃态模量有利于形状记忆材料在低温、零载荷下形状记忆的固定;高的高弹态模量有利于形状记忆材料在高温下形状记忆的恢复。采用DSC测试了树脂体系的玻璃化转变温度（Tg）,并在Tg之上进行形状折叠变形,测试了树脂体系的折叠-展开回复形状记忆性能。确定了在第一次加工成型过程中,加入的二次固化剂没有发生明显的反应,同时还证明,加入的二次固化剂对材料的形状记忆效应没有影响;对材料进行了常温拉伸性能研究,发现实施二次固化后的材料力学强度比前两种系列材料增加了近两倍,达到了预期的要求。制备了芳纶纤维和碳纤维增强环氧形状记忆复合材料,在树脂玻璃化转变温度以上30℃对其进行了折叠-展开形状记忆性能测试。根据空间充气展开结构空间环境的特殊需要,合成了一种反应性紫外光固化剂,通过氢核磁共振分析、红外谱图分析和紫外谱图分析确定了合成产物为目标产物4,4′-二甲基3,3-二苯甲酰氯基碘六氟磷酸盐。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的和意义
• 1.2 研究现状
• 1.2.1 形状记忆聚合物研究现状
• 1.2.2 形状记忆环氧树脂的研究现状
• 1.2.3 形状记忆复合材料在空间展开结构中的应用
• 1.3 空间形状记忆展开结构的二次固化技术
• 1.3.1 热固性树脂基形状记忆材料技术存在的问题
• 1.3.2 热固性形状记忆树脂二阶段固化技术的提出及意义
• 1.3.3 二次固化剂类型
• 1.4 本文主要研究内容
• 第2章 实验部分
• 2.1 实验药品和仪器
• 2.1.1 主要实验用药品
• 2.1.2 主要实验用仪器
• 2.2 形状记忆环氧树脂体系制备
• 2.2.1 形状记忆环氧树脂体系配方设计
• 2.2.2 配制及固化过程
• 2.3 形状记忆环氧树脂复合材料制备
• 2.4 紫外光固化剂的合成
• 2.4.1 二芳基碘鎓盐的合成方法
• 2.4.2 合成过程
• 2.4.3 合成步骤
• 2.5 实验方法
• 2.5.1 傅里叶变换红外光谱分析
• 2.5.2 差示扫描量热法分析
• 2.5.3 动态力学性能分析
• 2.5.4 核磁共振波谱仪测试分析
• 2.5.5 紫外光谱分析
• 2.5.6 形状记忆性能表征
• 2.5.7 拉伸力学性能分析
• 第3章 形状记忆环氧树脂性能表征
• 3.1 不同环氧树脂体系的固化度分析
• 3.2 环氧树脂的动态力学性能研究
• 3.3 环氧树脂体系的 DSC 分析
• 3.4 环氧树脂的形状记忆性能研究
• 3.4.1 形状固定率
• 3.4.2 形状回复率
• 3.4.3 形状回复速率
• 3.4.4 形状回复重复性
• 3.5 形状记忆环氧树脂体系的拉伸力学性能
• 3.6 形状记忆环氧树脂的结构分析
• 3.7 形状记忆环氧树脂的粘弹力学模型
• 3.8 紫外光引发剂结构表征
• 1H-NMR分析'>3.8.1 引发剂的¹H-NMR分析
• 3.8.2 引发剂的红外谱图分析
• 3.8.3 引发剂的紫外光吸收谱图
• 3.9 本章小结
• 第4章 形状记忆环氧树脂复合材料性能表征
• 4.1 形状固定率
• 4.1.1 纤维含量对复合材料形状固定率的影响
• 4.1.2 纤维类型对复合材料形状固定率的影响
• 4.2 形状回复率
• 4.2.1 纤维类型对复合材料形状回复率的影响
• 4.2.2 纤维含量对复合材料形状回复率的影响
• 4.3 形状回复速率
• 4.3.1 纤维含量对复合材料形状回复速率的影响
• 4.3.2 纤维类型对复合材料形状回复速率的影响
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢