氰酸酯樹脂改性及其碳纖維復合材料的性能研究.pdf

1、本文以空間光學結構用復合材料的氰酸酯樹脂基體為背景開展基礎性研究工作。經(jīng)過對不同市售氰酸酯樹脂體系的篩選以及配方的優(yōu)化，得到了適合空間光學結構用氰酸酯樹脂體系；研究了樹脂體系的工藝性，成功通過熱熔法制得了力學性能良好的碳纖維/氰酸酯樹脂復合材料，為氰酸酯樹脂在空間光學結構上的推廣應用奠定了基礎。
　　（1）考慮到空間光學結構對樹脂基體尺寸穩(wěn)定性以及耐濕熱性能要求較高，對三種氰酸酯預聚體的相關性能進行對比了分析，結果表明：三種預聚體

2、的固化溫度較高，固化峰值溫度均在250℃以上，熱殘余應力大，應用時均需對其進行催化改性以降低固化溫度；三種預聚體的熱失重溫度均在460℃以上，CY-5W的吸水率最大亦不超過1.6％，均滿足光學結構對樹脂基體耐濕熱性以及耐熱性的要求；預聚體的工藝性差別較大，可適應于不同的成型工藝，其中， CY-10W可用于預浸料成型。
　?。?）為了使已選定的氰酸酯預聚體 CY-10W更好地應用，研究了不同催化劑的種類和含量對氰酸酯樹脂固化性能以及

3、工藝性能的影響，以及改性環(huán)氧不同含量對改性氰酸酯樹脂體系的力學性能、耐熱性能、耐濕熱性能的影響。研究結果表明：不同種類的催化劑對氰酸酯樹脂體系的固化溫度影響不同，辛酸亞錫對氰酸酯樹脂固化反應的催化效果最為顯著，起始固化溫度由192.6℃降低到102.2℃，且當催化劑含量為0.1%時，樹脂的工藝性能較好；當環(huán)氧含量為20~30%時，環(huán)氧/氰酸酯樹脂體系的綜合力學性能最優(yōu)；環(huán)氧樹脂的加入對氰酸酯樹脂的耐濕熱性能、耐熱性有負面影響。
　

4、?。?）對已確定配方的氰酸酯樹脂體系的工藝性能進行了研究，確定了合適的浸膠溫度；利用自制設備、通過熱熔法成功制備了碳纖維 HS40/氰酸酯樹脂預浸料以及復合材料，并對預浸料及其復合材料的力學性能以及耐濕熱性能進行了研究。結果表明：利用熱熔法制備的碳纖維/氰酸酯樹脂預浸料的性狀較好，含膠量較為穩(wěn)定，基本在38~40%；碳纖維HS40/氰酸酯樹脂層合板力學性能優(yōu)異，縱向拉伸強度和模量分別為2244.5MPa和248.0GPa；耐濕熱性能優(yōu)良