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碳纖維濕法纏繞環氧制備的要略
2008-07-07

由于具有高強度、高模量、低密度等優點,碳纖維成為當前最重要的高性能纖維。碳纖維復合材料已廣泛應用在航空航天、海洋、汽車、體育器材等領域。在西方發達國家,當前最佳的固體火箭發動機殼體幾乎全部采用碳纖維復合材料;2006年2月正式下水的美國“短劍”(M80Stiletto)高速隱形快艇,由于使用了全碳纖維復合材料船身,比傳統的鋼鐵外殼更結實,更輕巧?!岸虅Α比夭怀^500t,速度可達50km/h。最近西安航天復合材料研究所,以TDE-85樹脂和AFG-90樹脂為主體樹脂,混合芳香胺為固化劑,研究了一種適合于碳纖維復合材料濕法纏繞成型的樹脂配方。據專家介紹,該樹脂的黏度低、適用期長,其澆鑄體具有優異的力學性能,用其制備的T-700碳纖維纏繞復合材料界面粘接好,NOL環層間剪切強度達到66.8MPa,拉伸強度達到2.44GPa。

據悉試驗所用主要原材料有:TDE-85環氧樹脂、環氧值0.85;AFG-90環氧樹脂、環氧值0.85~0.90,6360、660環氧活性稀釋劑,均由藍星新材料無錫樹脂廠提供;DDM(二氨基二苯甲烷),化學純,上海三愛思試劑有限公司;E-300(硫代甲基甲苯二胺),美國乙基公司;T-700碳纖維,日本東麗公司。專家介紹了澆鑄體的制備:將環氧樹脂、稀釋劑、固化劑按照TDE-85:AFG-90:6360:660:固化劑=100:40:15:7.5:62的配比混合均勻,澆鑄到標準模具中,在烘箱中按照90℃/2h+130℃/3h+160℃/3h的條件固化,升溫速率是1℃/s。隨后是復合材料的制備——其中單向板制備:樹脂膠液配好,在模具上纏繞300mm×300mm×2mm單向平板,然后固化(固化條件與相應樹脂澆鑄體同),切割至規定的尺寸、NOL環制備:將配好的膠液倒人浸膠槽,恒定張力2.5N,在DSC-1型纏繞機進行NOL環纏繞成型,固化工藝與相應樹脂澆鑄體相同。

然后專家進行了分析測試——按相應的國家標準測量澆鑄體及其定向復合材料和NOL環的各項力學性能。專家介紹說,專家著重討論了樹脂基體配方設計、樹脂澆鑄體的性能、樹脂膠液的黏度和適用期、T-700碳纖維復合材料的性能。采用TDE-85和AFG-90環氧樹脂作為主體樹脂,E-300和DDM共同做固化劑,研制的H001配方,室溫下黏度低,適用期在12h以上;澆鑄體具有強度高、模量大、韌性好等優點,斷裂伸長率超過6%;濕法纏繞成型時與T-700纖維浸潤性好,制造的復合材料界面性能突出,強度高,能充分發揮碳纖維的性能。纏繞成型已經被認為是低成本制造高性能碳纖維復合材料的首選方法之一,其制備的復合材料制品的性能取決于組分性能、制品結構設計,纖維與基體之間的界面性能等。隨著碳纖維性能的提高,開發高性能樹脂基體,提高纖維強度轉化率,已成為碳纖維復合材料研究領域的一個熱點。

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