超临界处理对树脂基复合材料性能影响的研究

论文摘要

树脂基复合材料以其优越的力学、物理、化学等性能得到了广泛应用。本文将超临界二氧化碳（SC-CO2）应用于纤维增强树脂基复合材料中。首先以E-51型环氧树脂为基体、玻璃纤维为增强材料,确定了三乙烯四胺作为固化剂的最佳用量,并对纯树脂和树脂基体的黏度进行了测定;接着实验研究了不同超临界CO2处理对玻璃纤维、树脂基体和环氧/玻璃纤维复合材料的影响。实验结果表明:经超临界CO2处理后,玻璃纤维的拉伸强度下降,但下降幅度不大;在超临界处理时间为30min、压力为7.5MPa、温度为70℃时,树脂基体的弯曲强度和冲击强度最优,弯曲强度为124.8MPa,冲击强度为19.2 kJ·m-2。超临界条件下成型的树脂基体的冲击强度升高,韧性变优。超临界条件下成型的复合材料的力学性能在处理时间为30min、压力为7.5MPa、温度为40℃时最优,弯曲强度为331.8 MPa,冲击强度104.3kJ·m-2;随超临界温度的升高,作用时间的延长,力学性能下降。DSC测试结果表明:树脂基体在80℃时的放热峰最大。FTIR观察显示超临界条件下固化的树脂基体在2362.64cm-1和663.47cm-1处增加了两个CO2的吸收峰。利用SEM对处理前后玻璃纤维的表面、树脂基体和复合材料冲击断面形貌的变化进行观察,发现:经超临界二氧化碳处理的玻璃纤维的表面光滑;在超临界下成型的树脂基体的冲击断面形貌较规整,而且有微纤维结构形成;在超临界下成型的复合材料的纤维和树脂基体的黏结性增强。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 前言
• 1.1 超临界二氧化碳的研究现状及其应用
• 1.1.1 超临界流体的概念
• 1.1.2 超临界二氧化碳在高分子材料加工中的应用
• 1.2 树脂基复合材料改性的研究
• 1.2.1 玻璃纤维表面改性
• 1.2.2 树脂基体改性的研究
• 1.2.3 工艺的发展
• 1.3 本课题研究的主要内容
• 2 实验部分
• 2.1 实验原材料与设备
• 2.1.1 实验原材料
• 2.1.2 实验设备
• 2.2 制备工艺
• 2.2.1 玻璃纤维布的制备
• 2.2.2 树脂浇注体的制备
• 2 处理纤维'>2.2.3 超临界CO₂处理纤维
• 2 处理树脂基体的制备'>2.2.4 超临界CO₂处理树脂基体的制备
• 2 辅助复合材料的制备'>2.2.5 超临界CO₂辅助复合材料的制备
• 2.3 性能测试
• 2.3.1 树脂凝胶时间的测定
• 2.3.2 树脂黏度的测定
• 2.3.3 玻璃纤维丝束拉伸性能测试
• 2.3.4 复合材料力学性能的测试
• 2.3.5 差示扫描量热测试
• 2.3.6 红外光谱仪分析
• 2.3.7 扫描电子显微镜
• 3 结果与讨论
• 3.1 树脂基体工艺分析
• 3.1.1 环氧树脂黏度特性的研究
• 3.1.2 固化剂用量对树脂体系的影响
• 3.1.3 E-51 环氧树脂/固化剂体系黏度随时间的变化
• 2 处理对玻璃纤维的影响'>3.2 超临界CO₂处理对玻璃纤维的影响
• 2 处理对玻璃纤维丝束拉伸性能的影响'>3.2.1 超临界CO₂处理对玻璃纤维丝束拉伸性能的影响
• 2 处理对纤维表面形貌的影响'>3.2.2 超临界CO₂处理对纤维表面形貌的影响
• 2 处理对树脂基体的影响'>3.3 超临界CO₂处理对树脂基体的影响
• 2 处理对树脂基体性能的影响'>3.3.1 超临界CO₂处理对树脂基体性能的影响
• 2 工艺参数条件下树脂基体红外光谱谱图分析'>3.3.2 不同超临界CO₂工艺参数条件下树脂基体红外光谱谱图分析
• 2 处理前后树脂基体断面SEM 分析'>3.3.3 超临界CO₂ 处理前后树脂基体断面SEM 分析
• 2 处理对复合材料的影响'>3.4 超临界CO₂处理对复合材料的影响
• 2 处理对复合材料力学性能的影响'>3.4.1 超临界CO₂处理对复合材料力学性能的影响
• 2 处理对复合材料断面形貌的影响'>3.4.2 超临界CO₂处理对复合材料断面形貌的影响
• 4 结论
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文