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环氧/氰酸酯体系及其玻璃布复合材料性能的研究

王琛  
【摘要】: 对于环氧/氰酸酯共混物固化体系的研究,通过凝胶试验,对比不同促进剂含量树脂在不同温度下的凝胶时间,得出固化温度高于180℃,促进剂(异辛酸钻)含量为0.05%即可。为了研究氰酸酯含量、促进剂含量、固化时间和固化温度四个因素对环氧/氰酸酯共固化体系的热变形温度,吸湿率,介电常数和介电损耗角正切值的影响,采用L_(16)正交表来安排试验,共十六组,并测出16种样品的性能。根据正交理论得出,氰酸酯的含量是影响体系热变形温度,吸湿率,介电常数和介电损耗角正切值的最主要因素。并从理论上得出以下结论:氰酸酯含量为30%,加入促进剂0.20%,200℃下固化3h的样品吸湿率最低;氰酸酯含量为50%,加入促进剂0.05%,200℃下固化3h的样品热变形温度最高;氰酸酯含量为50%,加入0.10%的异辛酸钴促进剂,170℃下固化2h的样品介电常数最小;氰酸酯含量为50%,加入0.10%的异辛酸钴促进剂,200℃下固化2.5h的样品介电损耗正切值最小。 通过比较样品的吸湿率得出,吸湿率并不是随着氰酸酯含量的增加而下降,也不随固化温度的升高而减少。热变形温度随氰酸酯含量增加逐渐增加。经过230℃后固化,氰酸酯含量相同的样品的吸湿率,热变形温度,介电损耗角正切十分接近。而介电常数的变化规律不明显。并利用FT-IR方法分析了树脂结构的变化,并解释了结构变化对性能影响的原因。 再综合考虑体系的热性能、吸湿率、介电性能、成本、可加工性等因素,选用氰酸酯树脂含量为40%,加入促进剂0.05%的树脂配方进行层压板固化工艺预测的试验,得出180℃下固化3h,再在230℃下后固化2h的样品较合适。 通过DMTA分析,发现复合材料的实模量(E’)和实模量迅速下降的温度(Tg_(E’))与吸湿率的变化密切相关,当吸湿达到饱和后,E’和Tg_(E’)的变化也非常小。从吸湿后损耗因子的变化曲线来看,玻璃化转变温度(T_g)变化不大,但是转变峰的高度变化明显,随着浸泡时间增加,高温转变峰逐渐降低。通过比较复合材料吸湿前后静态力学性能,发现材料的层间剪切强度和弯曲强度都有所下降,但弯曲模量变化不大。升高测试温度,也同样发现层间剪切强度和弯曲强度都有所下降,而弯曲模量变化不大。


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