2 結(jié)果與討論
2.1 樹脂體系的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)
通過對(duì)樹脂的固化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的研究可以了解樹脂固化反應(yīng)特性。差示掃描量熱法（DSC）是研究熱固性樹脂固化過程最常用的一種方法，在DSC上以不同的升溫速度測(cè)試環(huán)氧樹脂體系的反應(yīng)放熱曲線，其DSC固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)如表1所示。
根據(jù)Kissinger方程和Crane方程公式[6]處理表1數(shù)據(jù)，得到體系的固化反應(yīng)活化能Ea=75.55KJ/mol，反應(yīng)級(jí)數(shù)n=0.931，略高于乙烯基酯樹脂固化體系的活化能[6]。由反應(yīng)的活化能可以看出該體系具有高溫快速固化的特征；而反應(yīng)級(jí)數(shù)為0.931，這可能與反應(yīng)后期
體系粘度增大，形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而減弱其各反應(yīng)官能基團(tuán)的活性有關(guān)。
表1
樹脂的固化動(dòng)力學(xué)參數(shù)
Table 1 cure kinetic parameters of the resin
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升溫速度β（K/min） |
起始溫度Tonset
（K） |
峰頂溫度
Tp（K） |
峰終溫度
Tf（K） |
ln(β/Tp2) |
lnβ |
1/ Tp |
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5 |
394.97 |
409.97 |
470.15 |
-10.423 |
1.609 |
2.44×10-3 |
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10 |
404.60 |
421.88 |
486.89 |
-9.787 |
2.303 |
2.37×10-3 |
|
15 |
411.59 |
429.43 |
489.96 |
-9.417 |
2.708 |
2.33×10-3 |
|
20 |
417.14 |
434.73 |
489.96 |
-9.154 |
2.996 |
2.30×10-3 |
用T-β外推法[6]求出了JEh-012環(huán)氧樹脂發(fā)生凝膠化的溫度為388.7K（115.5℃），固化溫度403.55K（130.4℃），固化后處理溫度為468.62K（195.5℃）。可以看出，樹脂體系的凝膠化溫度與固化溫度相差較小，說明樹脂反應(yīng)活性高，固化反應(yīng)放熱集中，體系適合拉擠成型等快速成型工藝。
2.2
樹脂澆注體及復(fù)合材料的力學(xué)性能
表2樹脂澆注體的靜態(tài)力學(xué)性能
Table 2
Properties of the resin
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拉伸強(qiáng)度/Mpa
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拉伸模量/Mpa
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斷裂伸長(zhǎng)率
/％
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彎曲強(qiáng)度/Mpa
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彎曲彈性模量/Gpa
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沖擊強(qiáng)度 (KJ/m2)
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40.0
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1575
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3.0
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101
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3.30
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9.98
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在25℃下，環(huán)氧樹脂體系的粘度為0.48Pa.s，貯存期為6～8d，其澆注體性能如表2所示，可見澆注體性能與雙酚A環(huán)氧樹脂相近，韌性有所提高，尤其是沖擊強(qiáng)度有較大改善[7]。
將配制好的樹脂體系加入內(nèi)脫模劑后，以T300碳纖維為增強(qiáng)材料，通過拉擠設(shè)備制備了碳纖維復(fù)合材料，拉擠速度為0.3m/min，在120℃～155℃的加工溫度范圍內(nèi)拉擠工藝性良好，復(fù)合材料制品表面光滑。將部分復(fù)合材料在200℃下后固化處理1小時(shí)，復(fù)合材料后處理前后的力學(xué)性能見表3。
表3復(fù)合材料的力學(xué)性能
Table 3 Properties of the composites
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彎曲強(qiáng)度/MPa
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彎曲模量/GPa
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層剪強(qiáng)度/MPa
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直接拉擠成型
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1560
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104.2
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80.4
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200℃后固化處理
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1700
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120.1
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83.6
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從表3可以看出，直接拉擠成型的復(fù)合材料有較高的力學(xué)性能，經(jīng)升溫后固化處理后，材料性還有進(jìn)一步提高。與拉擠用乙烯基酯樹脂相比[4,8]，直接拉擠成型的復(fù)合材料彎曲性能差別不大，但層間剪切強(qiáng)度明顯提高，乙烯基酯樹脂與T300碳纖維拉擠復(fù)合材料的層剪強(qiáng)度只有40MPa左右，該環(huán)氧樹脂體系復(fù)合材料的層剪強(qiáng)度達(dá)到80MPa以上，而且經(jīng)后固化后力學(xué)性能還有提高的余地。
[1/4][2/4][3/4][4/4]
