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编织复合材料成型工艺与性能研究

李小刚  
【摘要】: 树脂传递模塑(RTM)成型编织复合材料是实现低成本、整体成型复合材料的重要制造技术之一。本文对一种双马来酰亚胺树脂的预聚工艺、化学流变特性以及二维编织增强体的RTM工艺过程模拟进行研究,并在此基础上确定双马来酰亚胺树脂基编织复合材料板及盒型结构件的制备工艺,另外对双马来酰亚胺树脂基编织复合材料板及盒型结构件进行了性能的评定与分析,旨在探索双马来酰亚胺树脂基二维编织复合材料的成型工艺与性能。 研究发现,适合于RTM成型工艺的该双马来酰亚胺树脂在130℃下预聚30min形成稳定的均相体系,并且该预聚体的化学流变特性符合双阿累尼乌斯公式。在RTM成型过程中,树脂在增强体中不同方向的流动速度不同,而且与编织角有关。真空辅助低压注胶有利于树脂对增强体的浸渍,而且通过逐次升压至增强体被充乱的下限,并提高保压次数的补胶过程可以改善复合材料的质量。在双马来酰亚胺树脂基编织复合材料板及盒型结构件的制备过程中发现温度是编织复合材料RTM成型的决定因素之一,保压压力和保压次数也是比较重要的影响因素,而且不同编织角的编织增强体需要不同的RTM成型工艺。就性能而言,编织复合材料板的性能与编织角度和裁样角度存在直接关系,盒型结构件的压缩性能也表现出明显的各向异性。 作为一项具有生产开发性质的研究项目,本工作主要成果体现在: 1.建立了该双马来酰亚胺树脂的化学流变数学模型,可以比较准确地对该树脂的RTM工艺窗口进行预测; 2.初步确定采用二维编织物作为增强体的复合材料的RTM一般成型工艺过程,为具体的二维编织物作为增强体的复合材料的RTM成型工艺的优化提供基础; 3.确定并优化了双马来酰亚胺树脂基复合材料板及盒型结构件的制备工艺,并制备出高质量的双马来酰亚胺树脂基二维编织复合材料板及盒型结构件; 4.分析了双马来酰亚胺树脂基编织复合材料板及盒型结构件的力学性能,为编织复合材料的结构设计提供了基础数据。


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