CF%2f有机硅树脂中温固化复合材料制备及性能分析

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1、-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要有机硅树脂同时具有有机无机材料的诸多优良性能，尤其是其优异的耐热性、介电性和耐候性，使得有机硅树脂在各个领域拥有广泛的应用。在热防护领域，硅树脂是非常优秀的复合材料树脂基体，在高温条件下能够保持一定程度的力学强度，且能够适应苛刻的工作环境。本文采用KH550和KH560两种硅烷偶联剂对碳纤维进行改性，通过XPS测试、动态接触角测试、动态浸润曲线测试以及DSC测试，研究了硅烷偶联剂改性碳纤维性能的影响，包括硅树脂对碳纤维的浸润性以及二者的反应性，结果证明接枝过偶联剂的碳纤维的浸润性和反应性均增强，且使用

2、KH550改性效果更佳。本文选用了四乙烯五胺、H256、二丁基二月桂酸锡、道康宁15号催化剂以及低聚硅氮烷五种树脂固化剂，研究了单一固化剂和复配固化剂对树脂固化度的影响，结果表明，单独使用一种固化剂或者两种催化型固化剂配合使用时不能满足实验要求，当四乙烯五胺和低聚硅氮烷用量分别为纯树脂质量0.4%和5%时，硅树脂固化度达到了97%，与高温固化树脂的固化度仅差1%。通过TG分析树脂的耐热性，中温固化与高温固化树脂耐热性相差不大。使用改性后的碳纤维制备CF/有机硅树脂中温固化复合材料，研究碳纤维改性对复合材料的力学性能影响，使用扫描电镜观察

3、复合材料的脆断断面形貌，结果证明偶联剂改性后，复合材料在常温下的力学性能提高，但是与高温固化复合材料力学性能仍有一定差距，复合材料经过300℃处理，力学性能变化不大，经过500℃处理，硅树脂体积收缩，破坏了复合材料的界面，复合材料的力学性能保留率为50%左右。关键词：碳纤维改性；中温固化；复合材料；力学性能I----万方数据----哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractSiliconresinhasmanyexcellentpropertiesoforganicandinorganicmatter,especiallyitsgr

4、eatheat-resistant,weatheringresistanceanddielectricpropertiesmakesiliconbeappliedinallfields.Inthethermalprotectionfield,siliconisonekindofexcellentmatrixofcomposite.Whichcanretainmechanicalpropertiesathightemperatureandadapttotheharshworkenvironment.KH550andKH560silanec

5、ouplingagentswereusedtomodifiedcarbonfiber,thecarbonfiber’sinvasionandreactivitywascharacterizedwithX-rayphotoelectronspectroscopy(XPS),dynamiccontactangle,Dynamicinvasiveanddifferentialscanningcalorimetry(DSC).Theresultsshowedthatmodifidcarbonfiberhasbetterinvasionandre

6、activityandKH550hasbetterperformance.Tetraethylenepentamine,H256,dibutyltindilaurate,DowCorning15catalystandKH-CLwerechoosed,studiesoneffectongelcontentofsiliconresinbyusingonekindofcatalystandcombiningdifferentkindsofcatalyst.Itwasshownthatcatalyticcuringagentcan’tachie

7、vegoodresult,whentetraethylenepentamineandKH-CLwereused0.4%and5%ofpuresiliconresinweight,contentofsiliconresinreached97%,lower1%thanresincuredathightemperature.ThermostabilityofsiliconwasstudiedbyTG,theresultofTGshownthatsiliconcuredat150℃and250℃hadsimilarthermostability

8、.ModifiedfiberwasusedtoprepareCF/siliconcompositeundermediumtemperature,studiedoneffectofmechanicalprop