● 摘要
介绍了环氧树脂增韧改性以及环氧树脂预浸料制造的研究现状。以环氧树脂E51和环氧树脂AG80为基体,4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂,聚醚砜(PES)和羟基化的多壁碳纳米管(MWCNT)为增韧剂,使用热熔法,综合采用机械搅拌、高剪切分散和超声分散的方式制备了不同配比的聚醚砜/环氧树脂共混物和多壁碳纳米管/聚醚砜/环氧树脂纳米复合材料。分别对其力学性能进行了测试分析,使用SEM观察了碳纳米管在树脂中的分散状态,讨论了树脂微观结构与宏观力学性能间的关系,分析了聚醚砜和多壁碳纳米管对环氧树脂的协同增韧机理。针对Toray公司T800H及三个批次的国产T800级碳纤维,测试并详细评价了单丝和丝束的力学性能。使用上述碳纤维及自制的树脂,用热熔预浸机制备了碳纤维/环氧树脂预浸料。
结果表明,聚醚砜的加入能够提高环氧树脂的拉伸强度和伸长率而不降低其拉伸模量,并且树脂断裂韧性随聚醚砜含量的增加而显著增加;在双官能团环氧树脂中加入四官能团环氧AG80后,聚醚砜的改性效果仍然存在;AG80的加入提高了E51/PES共混物的拉伸强度和模量,伸长率只有少量降低;聚醚砜对环氧树脂的综合力学性能具有同步增强作用。多壁碳纳米管的加入能够进一步提高聚醚砜/环氧树脂体系的综合力学性能且在多壁碳纳米管含量为0.7 wt%时,树脂体系综合力学性能最好;低聚醚砜含量下,小于1.0 wt%的多壁碳纳米管的加入使材料力学性能达到甚至超过20.0 wt%聚醚砜改性的环氧树脂;观察到了聚醚砜和多壁碳纳米管对环氧树脂的协同增韧作用。自制的聚醚砜改性环氧树脂适用于生产T800级碳纤维预浸料。
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