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预浸湿法纤维缠绕技术用环氧树脂体系的研究

王秀杰  
【摘要】: 在环氧树脂中添加纳米二氧化硅、乙酰丙酮镧系过渡金属络合物、硅烷偶联剂、甲基四氢邻苯二甲酸酐机械搅拌,混合均匀,制备出满足预浸湿法纤维缠绕工艺要求的具有长期化学稳定性和温度触变性的树脂体系。本文首次提出了温度触变的概念,同时对环氧树脂体系的温度触变现象以及不同耐温等级下树脂体系的配方进行了研究,并对树脂浇注体的力学和耐热性能进行了分析研究。 应用FT-IR、SEM等分析手段对环氧树脂的温度触变现象进行了研究。结果表明,气相纳米二氧化硅均匀分散于环氧树脂体系中,相互之间和与环氧树脂基体表面的羟基之间形成大量的分子间氢键,室温情况下,氢键相互间作用力强,体系表现为凝胶状态,温度一旦达到或者高于触变温度,分子间氢键遭到破坏,体系由凝胶状态变为溶胶状态。 对不同耐温等级要求的树脂体系配方和制备工艺进行了详细的研究。结果表面,耐温等级为130℃情况下,可以用双酚A型环氧树脂E—51/甲基四氢邻苯二甲酸酐体系,各物质的配比为(以环氧树脂质量为100%,以下均为质量比):E-51环氧树脂为100%,甲基四氢邻苯二甲酸酐为70%,纳米二氧化硅为10%,硅烷偶联剂KH-550为2%,乙酰丙酮镧系过渡金属络合物为1%。耐温等级为160℃时,改用三官能团环氧树脂TDE-85/酸酐体系,各物质配比为TDE—85环氧树脂为100%,甲基四氢邻苯二甲酸酐为115%,纳米二氧化硅为15%,硅烷偶联剂KH-550为2.5%,乙酰丙酮镧系过渡金属络合物为1%。制备过程为:金属络合物85℃下溶于环氧树脂中,降温至65℃后加入酸酐和偶联剂后再次混合均匀,分次加入纳米二氧化硅,搅拌大约三小时后,冷却至室温。 对环氧树脂/咪唑络合物体系能否满足预浸湿法纤维缠绕用树脂基体的工艺要求进行了初步探讨。结果表明,用咪唑金属络合物作为环氧树脂的固化剂组成的树脂体系具有长期化学稳定性,但是混合纳米二氧化硅后却不具有温度触变效果。 对TDE—85环氧树脂/甲基四氢邻苯二甲酸酐/纳米二氧化硅体系进行力学性能测试,结果为体系弯曲强度为141.13MPa,弯曲模量为4.12GPa。


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