tde-85环氧树脂体系的固化动力学及流变行为研究

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1、酉亩整蕉太雯亟±避塞皇掌焦迨窒蔓i豆且后加工较为困难。在碳纤维的形成过程中．有机化合物在惰性气体中加热到l000—1500℃时，所有非碳原子将被逐步驱除，使得碳含量逐步增加，固相问发生脱氢、_f_

2、：化、交联和缩聚等一系列化学反应，而非碳原子的脱除则会形成各种微小的缺陷，加之微品的大小、取向程度等诸多因素的影响．使得虽终碳纤维的强度和模量与理论值有较大差异IaI。122碳纤维的发展及需求碳纤维的发展晟早可追溯到I860年swon试削研制用于灯泡的灯丝和1880年Edis013成功研制出白炽碳丝灯泡，晰真萨有

3、工业化意义的应段是从I959年美国联合碳化物公司(Lcc)粘胶基碳纤维的T业化算起。1959年ucc研究出以人造丝为蠓料，通过控制热解过程制造碳纤维；】962年同本火阪工业材料研究所以聚丙烯腈为原料制造出了碳纤维；19fi3年闩本大谷杉郎教授采用沥青为原料也成功地研制出碳纤维；l964年以后，碳纤维的生产向高强度、高模量方向发展，已生产出高模量碳纤维(洲)、超高模量碳纤维、高强度碳纤维(HS)、超高强度碳纤维和高强度、高模量碳纤维I⋯。80年代，世界上的碳纤维年增长率约为29％。到l990年，1E界碳纤维总

4、共消耗约7956吨。在“2004年世界碳纤维前景”会上提出了世界碳纤维需求的统计和预测，妞表卜l所示HI。表1—1【

5、±界对碳纤维的需求统计和预测Tablol【Carbonfibersconsumpti013oftheworld年份2004200520062007200820092010201120l2需求量／千吨2072192422632729531g50370由表1一lcfl可以看出．世界对碳纤维的需求量不断增长。2003年1廿界对碳纤维的需求量为l93千吨，2006年将达到242干吨，增长了26％，2

6、011年将达到503千吨，比2003年增Kl62％。预测至2010q：世界碳纤维的需求量会增加到70千吨，与2003年十H比，增长2646％。我国在碳纤维的需求上逐年增长。但客观地讲．到目前为止，我国尚未掌握碳纤维产业化生产技术．所以我国碳纤维现阶段大部分依赖进口。近年束，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为酉重抖撞塞芏亟±皿宜垒芏焦丝童噩!豆我国一项战略任务。十五期『日』的发胜目标是：实现稳定的1300产业化，完成T700的中试和

7、'800的实验室研宄，为1一士L期『日j_I8【J0的产业化做准备。

8、碳纤维之所以有如此大的需求量．丰要是山于与其它材料(如陶瓷材料、商分子材料、会属材料等)复合，赋予复合材料新的优异性能。H前．碳纤维不论是在传统的航宅航天领域，还是在汽车构件、风力涡轮"}片等新市场，其应用范罔{}

9、f肯逐渐扩大的趋势。在传统的航宅航天领域．随着新型超大型客机和新一代喷气式客机的投入运营，碳纤维的用量将不断增加。目前，在波音787巾．』L乎50％的结构材料需要使用碳纤维复合材料和玻璃纤维增强澳料：空中客车公司计划于20l3年投八运营的350xwB窀体飞机．该机型的{：机翼和机身材料夫量采用了

10、碳纤维复合材料：三菱重工在新一代支线l喷气客机⋯i『主机翼和尾部组件的制作中也计划利用碳纤维复台材料等。在碳纤维应用的新市场，碳纤维主要用于m机叶片的载荷加强杆中。目前．由于风能发电的成本相对低廉，全球胤机装机容量的增速迅猛，太容量风机的应用将成为主要趋势。而大容量风机的K叶片将会采用密度高、质量轻的高碳纤维制造，未来随着M电麻用范围的逐步扩大，将会太人拉动碳纤维需求的增长。13环氧树脂基体在碳纤维复合材料中的作用13．1环氧树脂基体环氧树脂Il“”I是大分子主链}‘含有醚键和仲醇基。同时两端禽有环氧基Ⅲ的

11、一类聚合物的总称。它是出环氧氯雨烷与戕酚A、多元醇、多元鼢、多元酸或多兀胺进行缩聚反应而制得的产品。由于束脚化前的环氧树脂是一种热塑性树脂．其分子量大小的不同，以液态和固态形式存窿。环氧树脂的分子链巾古有很多活性摹团，可在各种固化剂的作用下，交联崮化成为嘲状立体型结构，成为热I司性树脂。环氧树脂必须在固化之后d能显现出优良的性能。由]二其优异的粘接性能、耐磨蚀性、力学性能、化学稳定性、电绝缘性，以及收缩率低、易加工成型、应力传递性能较好和成本低廉等优点，用于制备胶黏剂、涂料，复合材料等，可广泛应用于轻上、建

12、筑、机械、兵器、船酉直科撞盍生亟±塑宝生茔焦逭童簋§豆舶、航空航天、电子等各个领域。但由于环氧树脂固化后交联密度高．呈三维网状结构．但因存狂内应力夫，质脆，耐疲劳性、耐湿热性、耐冲击性差等不足，导致剥离强度、剪切强度较差，丌裂应变低，预浸料贮存期短等缺点．使其应用受到了一定的限制。因此，对使用的环氧树脂一般要进行改性处理。根据分子结构不同，环氧树腊可以分为缩水甘油醚型环氧树脂、缩水忖油胺型环氧树脂、缩水H油酯型环