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        碳纖維復合材料成型工藝及樹脂性能

        時間:15-05-07  來源:原創  作者:admin  點擊:

          復合材料都是由增強纖維和一種塑料材料相結合,復合材料中樹脂的作用至關重要,樹脂的選擇決定了一系列特征工藝參數、部分力學性能和功能性(熱性能、易燃性、耐環境性等),樹脂性能也是認識復合材料力學性能的關鍵因素。當樹脂選定后,決定復合材料一系列工藝和性能的窗口就自然而然地確定下來了。熱固性樹脂是樹脂基復合材料的最常用的樹脂類型,因為它具有良好的工藝性。室溫下,熱固性樹脂幾乎全部是液態或半固態,而且從概念上講它們更像是構成熱塑性樹脂的單體而非最終狀態的熱塑性樹脂。在熱固性樹脂固化之前,它們可以被加工成各種形狀,但一旦使用固化劑、引發劑或加熱等途徑使其固化,就不能再次成形,這是因為在固化過程中形成了化學鍵合,使得小分子轉變成具有較高分子量的三維交聯剛性聚合物。

          熱固性樹脂有很多種,常用的有酚醛樹脂、環氧樹脂、雙馬樹脂、乙烯基樹脂、酚醛樹脂等。

          (1)酚醛樹脂是熱固性樹脂,具有良好的粘結性,固化后耐熱性和介電性能都很好,突出的特點是阻燃性能優異,熱釋放速率低、煙密度小,燃燒時釋放的氣體毒性小。工藝性性能好,可采用模壓、纏繞、手糊、噴射、拉擠工藝制造復合材料構件。民機內裝飾材料大量使用酚醛樹脂基復合材料。

          (2)環氧樹脂是用于飛機結構的樹脂基體,特點是材料品種多,不同的固化劑和促進劑可獲得從室溫到180℃的固化溫度范圍;有較高的力學性能;與各種纖維匹配型好;耐濕熱;韌性優良;工藝性優良(鋪覆性好、樹脂粘度適中,流動性好、加壓帶寬等);適合大構件整體共固化成型;價格便宜。環氧樹脂的良好成型工藝性、杰出的韌性使它在先進復合材料的樹脂基體中占有重要地位。

          (3)乙烯基樹脂是公認的優良的耐蝕樹脂之一,能耐大部分的酸、堿、鹽溶液及強溶劑介質,廣泛用于造紙、化工、電子、石油儲運、環保、船舶、汽車燈行業。它具有不飽和聚酯和環氧樹脂的個性,使其兼備環氧樹脂優異的力學性能和不飽和聚酯的良好工藝性能。這類樹脂除具有突出的耐腐蝕性能外,還具有良好的耐熱性能。它包括標準型、耐高溫型、阻燃型、抗沖擊型等多種品種。乙烯基樹脂在纖維增強塑料(FRP)中的應用主要以手糊成形為主,特別在防蝕應用方面。隨著SMC的發展,它在此方面的應用也相當引人注目。

          (4)改性雙馬來酰亞胺樹脂(簡稱雙馬樹脂),是為適應新型殲擊機對復合材料樹脂基體的要求而研制開發的,這些要求包括:在130℃~150℃濕熱環境條件下具有較高的強度、剛度保持率;具有良好的抗沖擊損傷能力;優越的工藝性能,并能適應于大型構件與復雜型面構件的制造等。雙馬樹脂與環氧樹脂相比,主要表現為耐濕熱性能優越,使用溫度高;不足之處是工藝性不如環氧樹脂好、固化溫度高(185℃以上開始固化),并要求在200℃或200℃以上溫度下進行較長時間處理。

          (5)氰酸酯樹脂具有較低的介電常數(2.8~3.2)和極小的介電損耗正切值(0.002~0.008),高玻璃化轉變溫度(240~290℃),低收縮率、低吸濕率,優良的力學性能和粘結性能等,而且它具有與環氧樹脂相似的加工工藝性。目前氰酸酯樹脂主要應用在三方面:高速數字及高頻用印刷電路板,高性能透波結構材料和航空航天用高性能結構復合材料基體。

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