浙江大学博士论文-双马来酰亚胺树脂基复合材料的离位增韧研究

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【论文名称】双马来酰亚胺树脂基复合材料的离位增韧研究
【作者】程群峰
【学位授予单位】：浙江大学
7 i8 |- z, F8 m. P; Z! X【学位级别】：博士
" T$ j5 |) E% Y  V! D+ W【学位授予年份】：2007
9 I' E; Z/ R6 ]  t4 W9 t! ]6 s【摘要】 双马来酰亚胺树脂(Bismaleimide,BMI)具有良好的的流动性和可模塑性,以及良好的耐高温、耐湿热等优良特性,在很多领域得到了迅速发展和应用。但是,BMI抗冲击损伤能力较差、冲击后压缩强度低,限制了以其为基体的复合材料层合板在飞机的主承力结构件上的应用。为了改善BMI树脂基复合材料的抗冲击损伤能力,传统的增韧方法是在树脂基体中引入增韧剂形成两相结构,提高树脂基体的韧性,达到增韧复合材料的目的。但是这种做法增加了树脂基体的粘度,改变了树脂基体的固化工艺;同时树脂基体韧性虽可以大幅度提高,但是复合材料的韧性提高幅度较小。鉴于这种情况,Aemrican Cyanamid公司提出了Interleaf层间增韧技术。Interleaf增韧方法针对复合材料薄弱的层间实施有目的的选择性增韧。。Interleaf增韧效果明显,但由于Interleaf增韧树脂的刚度和强度比较低,在保证复合材料的设计强度要求下,需要增加额外的纤维层,从而导致复合材料的减重效果大大降低。 针对以上情况,本文将离位增韧技术应用到BMI树脂基复合材料中。复合材料的制备工艺包括预浸料/热压罐工艺和树脂传递模塑(resin transfer molding,RTM)工艺。离位(Ex-situ)增韧思想是益小苏教授在2001年申请国家973项目时提出的。离位思想的基本原理是:区分原有过程中的各个物理、化学过程,从结构、功能等方面将原来统一的过程分解为若干小问题,分别加以解决。具体来讲就是从热固性树脂相、热塑性树脂相两种纯组分相的叠层结构开始,利用固化反应诱导相分离,通过相反转,形成热塑/热固双连续相的层状结构。其中热固性单相部分保持复合材料原有的静态力学性能和湿/热性能,而热塑/热固双连续相则用来提高复合材料层间分层阻抗和损伤容限。目前,离位增韧技术在环氧预浸料复合材料中得到成功的应用。 本文将离位增韧技术引入到BMI树脂基复合材料的增韧中去,其中BMI树脂基复合材料的制备工艺包括预浸料/热压罐工艺和RTM工艺。
' c/ v8 t1 O  ^2 O; p3 g【关键词】：双马来酰亚胺树脂复合材料离位增韧反应诱导相分离冲击后压缩强度力学性能
6 }; j6 x$ A8 F" M1 |【目录】：
7 }6 }6 ?# ]- M/ I7 V( k5 i
! d8 O3 P) Q) S% `2 f  |/ t( _摘要8-10
  `1 r; e% }" C9 DABSTRACT10-12
第一章 文献综述12-50
1.1 前言12-13
1.2 树脂基体的增韧13-25
0 c5 d( ~: s8 [) M/ ~. x( r  \1.2.1 层间增韧技术16-23
- r' U6 e# Q1 U1 i1.2.2 离位增韧(Ex-Situ)23-25
1.3 RTM复合材料的增韧25-32
1.4 热塑性树脂/热固性树脂复相体系的反应诱导相分离32-41
1.4.1 反应诱导相分离32-35
5 i& t! f) z0 C1.4.2 TP/TS复相体系的界面扩散—固化—相分离35-41
1.5 课题的提出41-43
参考文献43-50
第二章 BMI树脂体系的工艺研究50-73
/ C; t. p: Z( X9 t( S0 S) r+ j) V2.1 实验原料51-52
. b: ?6 {; e8 x4 M3 a$ D; ]+ j2.2 测试部分52
: c- e( Z- b; B7 b0 X, Z2.3 固化动力学模型52-53
2.4.BMI_1树脂体系TTT图的绘制53-65
2.4.1 BMI_1体系的动力学参数53-57
2.4.2 固化度与玻璃化转变温度的关系57-60
2.4.3 树脂体系的凝胶时间与温度关系60-62
2.4.4 等固化度曲线62-63
2.4.5 BMI_1树脂体系的TTT图63-65
2.5 BMI_2树脂体系TTT图的绘制65-70
2.5.1 树脂体系的动力学参数65-66
+ s! e* v" A" {1 Y2.5.2 固化度与玻璃化转变温度的关系66-67
2.5.3 树脂体系的凝胶时间与温度关系67-68
6 n  ^- e( G+ A2 {2.5.4 BMI_2配方的TTT图68-70
$ i/ y- g; P* y, `# X* S2.6 本章小结70-71
参考文献71-73
第三章 BMI树脂基体的本体增韧研究73-94
: ?/ J/ Z. C& b( z8 K4 B3.1 实验原料73-74
8 g4 t7 F9 a, Z- L4 W3.1.1 基体树脂73-74
& f, n" Y* ~* f$ \3.1.2 增韧剂74
3.2 试样制备74-75
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' K, ~0 ^9 X6 r参考文献174-177
结论177-180
建议与展望180-181
攻读博士学位期间发表或撰写的论文181-183
9 n6 Y& f) b2 p+ d2 b作者简介183-184
致谢184