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《沈阳航空工业学院》 2010年
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树脂传递模塑碳/环氧复合材料界面优化

崔贵玲  
【摘要】: 树脂传递模塑(Resin Transfer Molding,RTM)工艺是一种制造高性能纤维增强聚合物基复合材料的先进技术,因其成型速度快、生产效率高、成本低、对环境污染小的特点,在航空、航天及交通运输等方面得到越来越广泛的应用,特别是在具有高比强度、高比模量的高性能树脂基复合材料的成型方面具有很大的优势。RTM成型工艺的特点和碳纤维的自身的特性决定了RTM成型复合材料存在弱界面问题,这对复合材料的使用产生很大的影响。因此,研究纤维改性对RTM成型复合材料界面的影响具有重要的理论意义和实用价值。 本文通过对E-51改性TDE-85环氧树脂体系的优化,确定了RTM用树脂体系为E-51:TDE-85=0.3,并通过对所选树脂体系建立化学流变模型,确定了RTM成型工艺注射窗口。研究了等离子体处理对碳纤维的表面性能及其复合材料力学性能的影响。采用X光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)、动态接触角测试(DCA)对等离子体处理前后的碳纤维表面进行表征。结果表明,经过等离子体处理后,碳纤维表面的元素发生了明显变化,碳纤维表面引入了活性基团;表面出现了沟槽和蚀刻坑,纤维的比表面积增大;纤维的接触角下降,表面能增加,纤维与树脂的浸润性增强。经过等离子体处理后,RTM成型复合材料的弯曲和层间剪切强度均提高,在处理时间为3min时,弯曲和层间剪切强度都达到最大分别为885.50MPa和50.22MPa,比未处理的弯曲强度(758.60MPa)和层间剪切强度(38.99MPa)分别提高了16.72%和28.80%。单向碳纤维复合材料层间剪切强度(ILSS)测试结果表明,经过处理后碳纤维复合材料的ILSS提高,最高为97.36MPa(处理时间为3min),比未经处理的(80.82MPa)提高约20.46%。
【学位授予单位】:沈阳航空工业学院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TB332

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