氰酸酯改性环氧树脂复合材料的探究.pdfVIP

2016年第 2期 玻 璃 钢 ／复 合 材 料 79 氰酸酯改性环氧树脂复合材料的研究 杨 忠 ，吴晓青孙，杨红娜 (1．天津工业大学材料科学与工程学院，天津 300387； 2．天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室，天津 300387； 3．航天合众科技发展有限公司，北京 102628) 摘要：采用双酚A型二氰酸酯对环氧树脂E51进行改性，并制备出玻璃纤维增强复合材料。通过傅里叶红外光谱 (FT— IR)、动态热力学分析 (DMA)对不同质量比的环氧树脂／氰酸酯的共 固化产物结构特征以及复合材料的玻璃化转变温度进行 了研究，同时测定并讨论 了对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、吸湿性能的影响。结果表明，在环氧树脂和氰酸酯共 固化体系 中，随着氰酸酯含量的增加，固化物中三嗪环的相对含量增加，嗯唑烷酮的相对含量降低。当环氧树脂／氰酸酯质量比为50／50 时，复合材料的玻璃化转变温度为 215．6~C，与未改性相 比提高了49．7℃；650h后吸水率显著降低，仅为0．69％；但拉伸强度和 弯曲强度略有降低。扫描电镜 (SEM)分析表明，加入氰酸酯后 ，增加了复合材料的残余应力，使复合材料呈现 出脆性断裂。 关键词 ：环氧树脂；氰酸酯；耐热性能；力学性能；吸湿性能 中图分类号：TB332 文献标识码：A 文章编号：1003—0999(2016)02—0079—05 环氧树脂是一类综合性能优 良的复合材料树脂 入环氧树脂后，吸湿率小于氰酸酯均聚物，耐湿热性 基体，因其力学强度高、粘接范围广、固化收缩率低、 增加。但 目前大多数的研究集中在氰酸酯与环氧树 稳定性好，并具有优 良的电绝缘性和加工性等优势， 脂共固化反应历程和树脂基体的研究上，对于复合 在航空航天工业中得到较为广泛的应用。但是由于 材料性能的研究较少。本文用双酚A型二氰酸酯 环氧树脂中含有大量的羟基等极性基团，吸湿率高， 对环氧树脂E51进行改性，制备出玻璃纤维增强复 使复合材料在湿热条件下的力学性能显著下降，限 合材料。分析了氰酸酯和环氧树脂共 固反应的产物 制了其在承力结构件中的应用 ¨。因此需要对环氧 成分，以及不同氰酸酯的含量对复合材料的玻璃化 树脂进行耐湿热改性 ，。目前，在众多改性环氧 转变温度、拉伸强度、弯曲强度以及吸湿率的影响及 树脂方法中，加入高耐热性的树脂与之共聚是有效 其规律。 提高耐热性的手段 。这一类树脂主要有双马来 酰亚胺 、聚酰亚胺、氰酸酯等，其中研究最多、应用最 1 实验部分 广泛的是氰酸酯树脂，因其耐热性好，玻璃化转变温 1．1 主要原材料 度在 240～280~(2，吸湿率低，介 电性能优异，能够与 环氧树脂 E51，无锡树脂厂；中碱玻璃纤维无捻 环氧发生共聚反应，且工艺性与环氧相近 ]。陈 粗纱布，常州天马集团有限公司；双酚 A型二氰酸 平等 对催化剂 乙酰丙酮铜促进 的环氧树酯与氰 酯，上海慧峰科贸有限公司；其他助剂，天津化学试 酸酯共固化反应行为进行了研究探讨。结果表明， 剂公司。 促进剂能够明显降低固化反应温度，缩短固化反应 1．2 主要仪器和设备 时间；同时还对氰酸酯和环氧树脂共 固化的反应历 恒温鼓风烘箱，天津中环实验电炉有限公司；恒 程进行了分析 。洪旭辉等 ¨研究了不同固化温度 温油水浴锅，天津科诺仪器设备有限公司；热压罐， 对氰酸酯／环氧树脂耐热性的影响。结果表明，当氰 大连樱 田机械制造有限公司；动态热机械~ r(DMA)， 酸酯 ：环氧树脂=1：1，固化温度在 180～200oC时，产 德国NETZSCH；万能试验机，美国INSTRON；傅里叶 物的热变形温度(HDT