3233树脂及其复合材料性能研究

16 3233树脂及其复合性能研 究 2o03年 11月 3233树脂及其复合材料性能研究 乌云其其格 廖子龙 李 明 (北京航空材料研究院 1oo095) 摘要： 本文主要介绍具有韧性和阻燃性的 3233中温固化树脂体 系粘度、凝胶时间、加压点等性能和 DSC分析结 果，并测试了玻纤布复合材料的常温、高温及湿热性能。 关键词 ： 树脂体 系 玻 纤布 复合材料 性能 1 日U 吾 中温固华树脂具有成型温度低 ，成型周期短 ，制 件内应力小，尺寸稳定性好，抗断裂韧性高等优点。 因此，国外在直升飞机上广泛应用的树脂基复合材 料中，中温固化的树脂基体占主要部分。国外已有 多种 中温树脂商业化，如 Brochier公司的 M10、 M14、913、145．4和 145．2 系 列 ，Hexcd 公 司 ES16B，ES36D等。3233树脂是一种具有韧性和阻 燃性的中温固化树脂体系，其固化温度为 120～ 135℃。采用热熔法浸渍玻纤布制备预浸料。预浸 料的外观均匀，粘性适中，物理性能满足要求。复合 材料层压板力学性能满足使用要求。预浸料可用热 压罐、真空袋和模压法成型制件 ，已应用于航空结构 件。本文主要对 3233树脂体系及其玻纤布复合材 料的性能进行了探讨。 2 实验部分 2．1 主要原材料及设备 3233树脂 为 自制 ；823玻璃布为斜纹 ，国外进 口。采用 自制 48 热熔预浸机，Brookfield DV—T型 旋转粘度仪是美国进 口的。 2．2 测试 测试方法见表 1。 袁 1 测试方法 测试项 目 测试方法 拉伸性能 压缩性能 弯曲性能 拉剪强度 滚筒剥离强度 垂直燃烧性能 凝胶时间 Q／6S1 144-94 Q／6S 1138·94 Q／6S 1141·94 DHN1，105-240 Q／6S1145-94 GB 4609-84 GB 6554喝6 2．3 预浸料的制备 3233树脂体系既适合湿法也适用于热熔法预 浸工艺 。本文用热熔二步法预浸工艺制备预浸料。 所制备的预浸料物理性能符合相应材料标准，其主 要指标见表 2。 表 2 预浸料物理性能 项 目 指标值 单位面积质量 ／g m 树脂含量／％ 挥发物含量／％ 400±25 5O±3 ≤O．8 2．4 层压板的制备 按层合板铺层要求将预浸料裁剪，按经向对经 向铺贴 ，放人涂有脱模剂(或覆有隔离膜)的模具内， 用限位条控制其厚度，用模压法成型。固化工艺：起 始加压 ，压力为 0．4±0．1 a；升温速率为 1．5～ 3℃／min，由室温升温至 125±5℃；在 125±5℃下保 温90min，自然冷却至60℃以下，卸压出模。铺层层 数为 18层 ，层压板厚度为 3±0．2mm。 3 结果与讨论 3．1 3233树脂体系的性能 3．1．1 粘度一温度曲线 升温度为2℃／min时，所测得的树脂体系粘度一 温度曲线见图 1。 60 1oo 温度／。C 图 1 树脂体系粘度一温度曲线 从图 1可见 ，曲线 比较平滑 ，且对压力不敏感 ， 表明树脂体系具有良好的操作性及成型工艺适应性 好的特点。表 3给出不 同加压点对 3233／823玻纤 布复合料性能的影响。 维普资讯 http://www.cqvip.com 2003年第 6期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 17 表3 加压点对3233／823复合材料性能影响 为 125±5℃固化 90min。在 125±5℃用红外光谱 表 3结果可知，加压点对材料的性能影响不大 ， 表明该树脂体系可以起始加压。 3．1．2 凝胶时间一温度曲线 温度直接影响到树脂体系凝胶时间的长短 ，而 凝胶时间是影响固化工艺和贮存期的关键因素。在 不同温度下测试 3233树脂 的凝胶时间，凝胶 时间一 温度关系见图 2。 ．量 g ＼ 星 翟 督 姑 图2 3233树脂体系凝胶时间一温度关系 由图 2结果可见 ，树脂体系在 110℃以下凝胶 时间较长，从而说明了树脂具有较长的潜伏期。 3．1．3 DSC分析 通过 DSC分析可以初步确定树脂体系的固化 工艺。树脂 的固化 反应一般是在恒温条件下进行 的，而 DSC分析通常采用的是等速升温法。对树脂 体系采用不同的升温速率 ，DSC曲线的峰值温度有 明显 的差异。为 了消除这种影 响，将 其峰始温度 Tt、峰值温度 Tp、峰末温度 Te对升温速率 p作图。 应用外推法求升温速率为 0℃／min时的温度，从而 确定最佳固化工艺范围。树脂体系的 DSC结果见 表 4。树脂体系的峰温一升温速率的关系见图3。 表 4 不同升温速率下的峰值温度 从图 3可见 ，外推至升温速率为 0℃／min时的 峰始温度 Tt、峰值温度 Tp、峰末温度 Te为 10212、 12612、144"12，所 以其 层压板在 125±5℃下 固化。 结合 125±5℃时的凝胶时间，其层压板固化工艺定 升温速率／。c·rain 图 3 树脂体系温度(T)一升温速率 (t3)关系 和 DSC分析也说 明所选定 的固化时间是合理的。 采用红外光谱和 DSC对不同固化时间的胶样进行 测试。环氧树脂在 914mI1左右有特征峰 ，随着固化 时间的延长 ，在 914cmI1左右的环氧基的特征峰变 弱。DSC分析时 ，固化 90min后的胶样在曲线上没 出现固化放热峰。结果见表 5。 表 5 固化时间对固化程度的影响 从表 4结果可见，在确定的时间之 内树脂 已完 全固化。 3．2 3233／823复合材料力学性能 用3233树脂体系可以制备不同织物及单向纤维 的预浸料。所制备的预浸料粘性适中，工艺性好 ，并 可以制造复杂曲面的制件，其复合材料具有良好的力 学性能。采用热熔法浸渍 823玻纤布制备 3233／832 预浸料，复合材料层压板的力学性能见表 6。 表6 3233／823玻纤布复合材料层压板力学性能 注 ：沸水是将试样置于 100～lO5℃烘箱内的盛有蒸馏水的容器中沸 水环境处理 48h；湿热处理的条件为试样放置在 70℃及相对温度大 于 95％的环境中处理 1000h。 维普资讯 http://www.cqvip.com 18 3233树脂及其复合材料性能研 究 2oo3年 11月 从表 5结果可知，3233树脂体系预浸料复合材 料具有良好的耐高温和耐湿热性能及较高的剥离强 度 ，说 明树脂体系具有较好的韧性。 4 结 论 (1)3233树脂的粘度一温度曲线比较平滑 ，对加 压点不敏感 ，树脂体系具有 良好 的操作性及成型工 艺适应性好的特点。树脂体 系的固化工艺为：起始 加压，压力为 0．4±0．1MPa；升温速率为 1．5～3℃／ min，由室温升温至 125±5℃，在 125±5℃下保温 90min： (2)采用热熔法制备的 3233树脂碳布预浸料 复合材料层压板具有较好的耐湿热性能 ，其夹层板 滚筒剥离强度高，直接可用于层压或夹层结构，不需 要胶膜。3233树脂体系及其复合材料既可用于军 品，也可用于民品。 STUDY ON PROPERTIES OF 3233 TYPE OF RESIN SY M AND W OVEN GLASSFlBER REINFORCED COM PoSITE W u Yunqiqige Liao Zhilong Li Ming (Beij ing Research Acdemy of Aeronautic Materials) Abstract： 3233 type of resin system cured at moderate temperature is tough and fire—retardant．The pro— cessing properties of this resin system such as viscosity，gel time and pressing point，etc ． are mainly discussed in this paper．DSC result is also introduced here．In addition，the mechanical properties at ambient temperature，high temperature(80℃)and low temperature(一55℃)as well as moisture—hot properties for 3233 resin woven glass— fiber composite are also listed． Keywords： resin system woven glassfiber composite property 丽百掰 百 中国科协出台在学术论文中 规范关键词选择的规定 为了规范中国科协系统的学术论文 ，便于学术文献的研究和统计，多层面提高中文文献检索水平 ，使更 多的学术论文进入科技工作者的引用范畴，达到促进我国科学技术研究的目的，中国科协对科协系统学术期 刊学术论文中关键词的选择与排序做出规定 ，具体条款如下： 1．发表在中国科协系统学术期刊中所有学术论文 ，必须在摘要后列 出不少于 4个关键词 。从技术角度 考虑 ，没有关键词的论文应列入非学术论文类。 2．这些关键词按以下顺序选择 ： 第一个关键词列出该文主要工作或内容所属二级学科名称。学科体系采用国家技术监督局发布的学科 分类与代码(国际 GB／T13745—92)。 第二个关键词列出该文研究得到的成果名称或文内若干个成果的总类别名称。 第三个关键词列出该文在得到上述成果或结论时采用的科学研究方法的具体名称。对于综述和评述性 学术论文等，此位置分别写“综述”或“评论”等。对科学研究方法的研究论文，此处不写被研究的方法名称， 而写所应用的方法名称。前者出现于第二个关键词的位置。 第四个关键词列出在前三个关键词中没有出现的，但被该文作为主要研究对象的事或物质的名称，或者 在题 目中出现的作者认为重要的名词。 掰 2I∞3 6 维普资讯 http://www.cqvip.com