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固化制度對環(huán)氧樹脂復(fù)合材料氣瓶的影響

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-13  瀏覽次數(shù):72

      為了制造環(huán)氧樹脂復(fù)合材料氣瓶,最近專家采用多種方法研究按不同升溫制度固化的復(fù)合材料氣瓶用環(huán)氧樹脂基體的反應(yīng)固化度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)以及其力學(xué)性能,以考察固化溫度對樹脂基體性能的影響,并對2種固化制度各自優(yōu)缺點進行了對比分析。結(jié)果表明:加上促進劑可有效降低固化反應(yīng)溫度,80℃固化8h固化度可達(dá)95%以上。同130℃固化4 h結(jié)果相似,試驗證明該基體配方可以作為高性能濕法纏繞復(fù)合材料氣瓶用樹脂基體配方。專家由此表示,固化制度對樹脂復(fù)材氣瓶影響直接。
       固化制度對樹脂基體性能的影響體現(xiàn)在何處?DDM屬于芳香胺類固化劑,其熔點為89℃,理論上與環(huán)氧E-51在達(dá)到90℃條件,加熱熔融混合才能得到較好的力學(xué)性能,在100℃以上其固化反應(yīng)才能完全,而本實驗中130℃固化的樹脂與80℃固化的樹脂相比固化度卻差別不大,這是因為一方面體系中加入了一定量的促進劑,而促進劑能降低固化反應(yīng)過程中所需的活化能,使固化反應(yīng)能在較低溫度下進行,并能加快反應(yīng)速度、降低固化反應(yīng)放熱峰。因此本實驗環(huán)氧E-51/DDM體系的固化反應(yīng)在遠(yuǎn)低于100℃時仍能正常進行。
       另一方面樹脂在80℃下固化保溫時間為8h,而FHl30在130℃下保溫時間只有4h。理論上講在一定范圍內(nèi),時間和溫度具有等效性,也就是說在較低溫度下延長固化時間,依然能得到在較高溫度才能達(dá)到的較為充分的固化,在有促進劑存在條件下更能體現(xiàn)這-點。即使在較高溫度下,若時間保持過短,樹脂依舊得不到更為充分的固化。本實驗2種固化制度下的澆鑄體固化度皆大于95%,反應(yīng)都較為完全,說明2者的固化時間是充足的。分析還可預(yù)測在不影響樹脂性能的前提下,130℃的保溫時間仍有可縮短的空間,今后通過實驗可對此進行驗證。
       在一定溫度范圍內(nèi)隨著固化溫度的升高,樹脂耐熱性隨之增加但其力學(xué)性能并不會隨之增大,反而還可能降低。基于上述分析,可以說一定的固化性能可以在低溫長時間獲得,也可以通過高溫短時間獲得,至于采用那種方案由具體生產(chǎn)實踐確定。高溫短時間固化會使固化物內(nèi)應(yīng)力增加并且分布不均,從而使力學(xué)性能下降,但采用低溫長時間固化則要占用更多生產(chǎn)時間,效率下降。就本實驗的樹脂基體配方來講,若在低溫下能達(dá)到較好固化性能要求的話,則從降低固化爐要求方面考慮,應(yīng)采取第1種固化制度,即60℃/2 h+80℃/8 h較為合適;若對樹脂耐熱性能及韌性有更高要求或者要求較短的生產(chǎn)周期,則選擇第2種固化制度。由此可見高Tg和高力學(xué)性能是可通過不同的固化方式獲得的,這就是材料性能的工藝可設(shè)計性。
 
 
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