碳纤维环氧树脂复合材料的研究进展.doc

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1、摘要TDE-85是一种三官能度环氧树脂，其固化物具有良好的物理机械性能，其中以高强度、高粘接性能和耐高温性能最为突出。大量研究表明，TDE-85与碳纤维(CF)界面结合较好。但TDE-85经固化后也存在着一些不足，如交联密度高、质脆以及耐疲劳性不够高等缺点。本论文针对TDE-85固化后存在的问题，采用热塑性树脂聚醚砜（PES）和CF对其的韧性、热性能和力学性能进行改性研究。采用高性能热塑性树脂聚醚砜（PES）增韧改性TDE-85环氧树脂体系。固化剂选用4,4’-二氨基二苯砜（DDS）。采用差示扫描量热仪（DSC

2、）、动态热机械分析仪（DMA）和机械性能测试探讨了不同PES含量对TDE-85/PES复合体系机械性能和热性能的影响。结果表明，添加一定量的PES可以提高TDE-85环氧体系的机械强度和耐热性，当PES添加量为8.00wt%时，冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别提高了44.20%、20.60%和29.29%；此外，采用扫描电子显微镜（SEM）对TDE-85/PES复合体系断裂面的微观形貌进行表征，分析表明TDE-85/PES复合体系为两相结构，分散相PES呈不规则的变形颗粒分散在环氧树脂中，PES增韧作用是由P

3、ES与环氧树脂在固化过程中形成半互穿网络(S-IPN)和压力下分散的PES微粒的变形所引起的。　　　采用短切碳纤维改性TDE-85/PES复合体系。对TDE-85/PES/CF复合体系的固化试样进行DMA和机械性能测试，结果表明，碳纤维的添加提高了复合体系的热性能与机械性能，当CF含量为0.31wt%时，冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率分别提高了84.64%、37.35%和40.20%；采用SEM对复合体系冲击断面的微观形态进行分析，发现CF在基体中全部以单丝状态均匀分布。可以认为CF与TDE-85树脂相容性很好

4、，界面粘结强度很高。与此同时，研究发现在CF与TDE-85的共混过程中，CF产生了一定的取向，当复合体系受到外力作用时，外力会由基体传递给CF，这种传递作用在一定程度上起到分散作用力的功能，增强了复合材料承受外力作用的能力，宏观上表现为有效的改善了复合体系的机械性能。关键词:TDE-85环氧树脂聚醚砜增韧机械性能微观形态Abstract　　　TDE-85waswidelyknownasakindofthree-functionepoxyresin.TheCuredTDE-85epoxyresinhasexcel

5、lentmechanicalproperties,withhighstrength,goodthermalstability,highadhesionofthemostprominent,andtheinterfacebindingwithcarbonfiber(CF)isbetter,atthesametime,itstillhassomedisadvantages,suchasahighcrosslinkingdensity,verybrittleaftercuring,andthefatigueresis

6、tanceisnotenoughhigher.Inthiswork,TDE-85epoxyresinwasmodifiedwiththermoplasticsandCF.　　　High-performanceductilethermoplasticspolyethersulfone(PES)wasusedtotoughTDE-85epoxyresinsystems.Thecuringagentusedis4,4’-diaminodiphenylsufone(DDS).TheeffectsofPEScontent

7、onthethermo-mechanicalpropertiesoftheTDE-85/PEScompositesystemswerestudiedbyDifferentialscanningcalorimetry(DSC)、Themomechanicalanalyzar(DMA)andmechanicalpropertytest.Theresultsshowedthatthemechanicalstrengthandglasstransitiontemperature(Tg)ofepoxyresincould

8、beimprovedobviouslybyaddingPESwithsomecontent.WhenthemassratioofPESwas8.00wt%,theimpactstrength,tensilestrengandthelongationatbreakoftheTDE-85/PEScompositesystemswereincreasedby44.20%,20.60%and2