微纳米粒子协同增韧双马树脂及其复合材料的研究
第一代单相树脂基复合材料和第二代复相树脂基复合材料之后，第三代复合材料的层间增韧技术已成为高韧化复合材料的发展趋势，层间增韧技术是将复合材料的层间区域视为可控对象并对其进行增韧优化。 针对双马来酰亚胺预浸料自粘性和铺叠性的工艺要求，本文选择热塑性塑料微米粒子和核壳纳米粒子作为增韧组分，采用多相复合法制备低粘度的树脂体系，进而与碳纤维复合制备预浸料，实现了微纳米粒子协同层间增韧复合材料与工艺适应性的统一。 1.以二烯丙基双酚A(DABPA)为扩链剂制备了BD树脂体系，探讨了树脂体系的固化反应机理、固化工艺及共混工艺。固化反应主要分两步，第一步为Ene加成反应，包含少量BMI的自聚反应，第二步为Diels-Alder加成反应;160℃的初始固化温度有利于Ene加成反应，并可有效地控制了BMI单体的自聚，由此确定了最佳固化工艺;采用多相复合法的共混工艺制备低粘度的树脂体系，解决了以往传统熔融法树脂体系粘度大、自粘性差的难题。 2.以聚醚酰亚胺微米粒子PEI为增韧剂制备了PEI/BD树脂体系，考察了树脂体系的热性能、力学性能和增韧机理。与BD树脂体系对比，PEI微米粒子对Tg的影响不大;断裂韧性KIC提高了50％，冲击强度提高了38％;微观断面表现出由脆到韧的特征转变，表明PEI微米粒子增韧效果良好。 3.以核壳纳米粒子CSR为增韧剂制备了CSR/BD树脂体系，考察了树脂体系的热性能、力学性能和增韧机理。与纯BD树脂体系相比，CSR纳米粒子对Tg的影响不大;断裂韧性KIC提高了62％，冲击强度提高了38％;微观形貌中形成的大量空穴，表现明显的空穴化增韧效果。 4.以多尺度微纳米粒子为增韧组分制备了CSR/PEI/BD树脂体系，探讨了树脂体系的粘温特性、热性能、力学性能和增韧机理。与纯BD树脂体系相比，引入微纳米粒子保持着良好的工艺性和耐热性;断裂韧性KIC提高了79％，冲击强度提高了50％，同时保持了较高的弹性模量，实现韧性与刚性的均衡;该树脂体系兼备PEI塑形变形和CSR空穴化的双重增韧机理，发挥了良好的协同增韧效应。 5.考察了束丝复合材料的界面强度，以CSR/PEI/BD树脂体系制备了预浸料，评价单向复合材料的力学性能和微观形貌，TFBT拉伸强度提高82％，层间剪切强度ILSS提高24％，弯曲强度提高23％，层间断裂韧性GIC提高87％。建立微纳米粒子协同层间增韧的机理模型，探讨了协同层间增韧机理。
复合材料;双马来酰亚胺;聚醚酰亚胺;微纳米粒子;层间增韧;多相复合法;力学性能
北京化工大学
硕士
材料工程
李刚;曹国中
2017
中文
TQ323.7;TQ320.6
96
2017-08-15（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）