碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料的制备及应用研究

【摘要】：基于国内石油开采出现的深井、超深井以及腐蚀性油井对抽油杆提出的轻质、高强、抗疲劳、耐腐蚀、耐磨损等综合性能的现实需要,研制一种抽油杆用连续拉挤的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料。碳纤维拉挤复合材料制备的关键在于充分了解乙烯基酯基体树脂的固化特性、树脂的结构与性能的关系,以便优化拉挤工艺的同时充分发挥基体树脂的性能;其次,复合材料界面是制备高性能碳纤维拉挤复合材料必须进行深入研究的方面;另外所制备的复合材料的结构性能的表征以及拉挤复合材料作为连续抽油杆实际应用等新技术而带来的一系列问题也是必须解决的。基于此,本文系统研究了树脂基体结构与性能的关系、引发体系对基体树脂的固化动力学及结构与性能的影响、拉挤工艺的影响因素、单向复合材料结构性能及应用等方面的内容。 树脂的微观结构决定其力学性能,乙烯基酯树脂微观结构的一个重要特征就是凝胶粒子和两相结构的存在。采用SEM、DSC研究了乙烯基酯树脂固化过程中凝胶粒子的形成过程及两相结构对固化放热的影响,结果表明,凝胶粒子在固化树脂中呈群状分布,每群凝胶粒子的最大尺寸为20μm左右,每群凝胶粒子由许多独立凝胶粒子组成;凝胶粒子的形成使树脂产生了两相结构,使树脂的恒温DSC残余放热呈双峰分布;树脂的固化条件影响其微观结构。力学性能测试的结果表