环氧改性树脂体系浇铸体试验研究

洪　都　科　技

HO NGD U SC I ENCE AN D TECHN OLO GY2007・试验研究・

环氧改性树脂体系

浇铸体试验研究

王　亮

(南昌大学)

摘　要　通过对环氧改性树脂体系进行浇铸体实验得出优化的制作浇铸体的工艺,同时通过一些固化特性试验,获得各项有效数据,为复合材料成型工艺提供了依据。

关键词　环氧树脂　改性　浇铸体　试验

Research on resi n m od i f i ca ti on syste m for ca sti n g Exper i m en t a ti on

W ang liang

(Hongdu Aviati on I ndustry Gr oup)

Abstract　This paper gives effective data and op ti m um p r ocesses thr ough a l ot of experi m en2 tati ons f or resin modificati on syste m’s characteristic of s olidificati on.These data p r ovide ba2 sis f or for m ing p r ocess of composites.

Key words　Epoxy resin　Modificati on　Cast　Ex peri m entati on

1　引　言

我公司原有环氧碳纤维复合材料在航空产品上的应用已有十多年的历史,但由于最近国际上对该碳纤维出口的控制,以至该碳纤维供应紧张,很难购买。为解决该碳纤维替代问题,采用热熔法制备某碳纤维预浸料,研制了新的环氧改性树脂体系。

环氧树脂体系各项性能测试中,浇铸体制作是难点,本文通过反复实验得出了较优的制作工艺,并通过粘度测定法等方法,对环氧改性树脂体系固化特性进行了一些分析探讨。

2　实验部分

2.1　实验材料

环氧改性树脂体系。

2.2　实验仪器

(1)S NB -2-J 数字旋转粘度计,上海地学仪器研究所。

(2)凝胶时间测定仪,天津第二材料试验设备总厂。

(3)101-2电热鼓风干燥箱,上海试验设备总厂。

2.3　实验方法

采用高温热熔浇灌、常压/真空固化成型等试验方法,制作浇铸体试样,用凝胶时间测定仪测定该树脂在不同温度下的凝胶时间,以及使用数字旋转粘度计测定该树脂的化学流变性。3　结果与讨论

3.1　树脂体系浇铸体的较优制作工艺

将模具用120#汽油清洗干净,均匀涂上脱膜剂,在95±5℃下干燥半小时,然后拿出再均匀涂上脱膜剂,在95±5℃下再干燥半小时,如此反复三次后,放于烘箱随炉冷却。冷至室温后将模具夹紧,与用烧杯装的环氧改性树脂体系一同放于130℃～135℃的烘箱内,加温一个小时后取出。趁热缓慢的将烧杯内的胶液倒入模具内(尽量避免产生气泡),5分钟后将模具和胶液又放入烘箱,15分钟后取出,按上述方法继续灌注胶液,如此反复直至模具灌满胶液。然后将灌满胶液的模具放于130℃～135℃的烘箱内,恒温半小时。将烘箱升温至175℃～180℃,恒温3小时使其固化。

3.2　树脂体系浇铸体的性能

对用上述方法制作的浇铸体试样,进行DSC 、DMA 和力学性能测试,测试结果见附表。表中同时列出了原用环氧树脂体系浇铸体的性能。

附表　环氧改性树脂与原用环氧树脂浇铸体的性能测试数据对比项目

密度(g/c m 3)玻璃化温度Tg (℃)DSC (干态)DMA (干态)DMA (湿态)拉伸强度(M Pa )拉伸模量(GPa )断裂应变(%)环氧改性树脂

1.19153.3186.115

2.661.5

3.52.3原用环氧树脂1.24150——

643.32.2 由表1的测试数据可知,环氧改性树脂体系的玻璃化温度和力学性能与原用环氧树脂体系基本一致。

3.3　树脂体系的化学流变性

取环氧改性树脂试样,用S NB -2-J 数字旋转粘度计测定其在110℃、120℃、130℃、140℃和150℃下粘度以及在130℃下粘度随时间的变化情况。结果见图1和图2。

由图1可以看出,随温度的升高树脂体系的粘度下降,当温度超过130℃时,树脂体系的粘度小于2000mPa .S,直至150℃粘度变化不大。这种宽范围的粘度平坦区,显示出该树脂体系良好的工艺特性,说明树脂体系的加压带范围较宽。

第4期王亮:环氧改性树脂体系浇铸体试验研究

图1　

树脂体系粘温曲线

图2　树脂体系在130℃

下的时间粘度曲线

由图2可以看出,在一定温度下树脂体系随着时间的延长,粘度逐渐增大,但变化不大。

3.4　树脂体系凝胶时间与温度的关系

取环氧改性树脂试样,用凝胶时间测定仪分别在140℃、150℃、160℃和170℃下测定其凝胶时间,结果见图3。

由图3可以看出,该树脂体系在140℃～150℃温度范围内,其凝胶时间较长,超过此温度带,凝胶时间随温度升高明显缩短,这可能是该树脂体系在150℃之前,树脂体系主要是一种链增长反应,在此温度下,较长的凝胶时间有利于树脂体系充分浸润纤维,也有利于保证厚制件中树脂体系的均匀性。

洪　都　科　技2007

图3　树脂体系凝胶时间

4　结　论

(1

)环氧改性树脂体系在130℃下,其粘度较低,流动性较好,长时间不固化且粘度变化不大。在140℃～150℃温度范围内,其凝胶时间较长,粘度变化不大,因此140℃～150℃可以作为其复合材料加压点的依据;

(2)制作浇铸体时可以不采用抽真空方式,在常压下亦可固化成型,且每批浇铸体试样的成功率较高,同时各项力学性能仍能保持较高水平。

参　考　文　献

1　龙国荣,熊惠玲,陈小丽,李浩春.NY9200树脂体系及其复合材料性能.洪都科技,1996(3)

2　赵渠森.先进复合材料手册.北京:机械工业出版社,2003

3　宣兆龙,易建政,杜仕国.环氧树脂增韧改性研究进展.材料导报,2006,11,20(Ⅶ)4　钱军民,李旭祥.环氧树脂增韧增强改性研究进展[J ].中国塑料,2001,15(5)

5　陈祥宝.高性能树脂基体.北京:化学工业出版社,1998

6　王晓洁,谢群炜,张炜,尤丽虹.环氧树脂基体固化研究.玻璃钢/复合材料,2000(3)

(收稿日期:2007-08-16)

作者简介　王亮,男,1979年1月出生,工程师,南昌大学在读工程硕士,从事树脂基复合材料方向以及热工艺研究。

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