● 摘要
针对卫星的特殊使用环境，要求卫星结构具有重量轻、比刚度高、比强度高等特点。随着我国航天事业的飞速发展，目前国内卫星的结构采用高模量碳纤维复合材料制造大于70%。M40碳纤维/4211树脂基体复合材料已广泛应用于卫星结构件的制造，但是随着M55J、M60J等更高模量碳纤维的逐渐引入，发现M55J/4211和M60J/4211复合材料性能并没有充分发挥出高模量碳纤维的性能。因此，有必要开展研究寻找到与高模量碳纤维在力学性能上相匹配的高性能树脂。本文以高模量碳纤维为研究对象，以提高高模量碳纤维树脂基复合材料力学性能为目标，寻找高模量碳纤维在力学性能上相匹配的树脂基体。文中第三章采用DSC、DMTA、DDA等技术对5228、改性氰酸酯及4211三种树脂基体的固化特性及工艺性进行了研究，确定了树脂固化工艺参数；第四章对5228、改性氰酸酯及4211三种树脂增强的高模量碳纤维层合板和典型梯形波纹结构的力学性能进行了实验研究，结果表明采用5228和改性氰酸酯树脂作为基体的材料与结构具有更好的性能；第五章采用试验与测试技术对树脂和高模量碳纤维界面粘接性能进行了研究。本课题的研究结果表明：适合高模量碳纤维热压工艺的树脂粘度在1Pa•s左右；随着高模量碳纤维(M40、M55J、M60J)模量的提高，碳纤维表面活性降低、表面更加光滑，与树脂界面粘接性能降低；5228、改性氰酸酯较4211树脂基体材料，可以更大限度地发挥高模量碳纤维的力学性能；采用M55J/5228和M55J/改性氰酸酯制备的卫星典型结构件的力学性能比M55J/4211有显著提高。