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碳纤维复合材料火箭发动机壳体用韧性环氧树脂(3)

2017-09-22 01:34
导读:1.4复合材料缠绕成型方式 纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下,将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液,连续地缠绕在相应于制品内腔尺


1.4复合材料缠绕成型方式

纤维缠绕成型是在控制纤维张力和预定线型的条件下,将连续的纤维粗纱或布带浸渍树脂胶液,连续地缠绕在相应于制品内腔尺寸的芯模或内衬上,然后在室温或加热条件下使之固化制成一定外形制品的方法。

1.4.1缠绕成型工艺分类

纤维缠绕成型工艺按其工艺特点,通常分为三种。

(1)干法缠绕成型采用该法制成的制品质量比较稳定,工艺过程易控制,设备比较清洁,可以改善劳动卫生条件.缠绕速度可以进步(速度可达100~200m/min),且工艺过程易控制。这种工艺方法轻易实现机械化、自动化。但缠绕设备比较复杂,投资较大。

(2)湿法缠绕成型工艺湿法缠绕工艺设备比较简单,对原材料要求不严,便于可选用不同材料,因纱带浸胶后马上缠绕,对纱带的质量不易控制和检验,同时胶液中尚存大量的溶剂,固化时易产生气泡,缠绕过程中纤维的张力也不易控制,但生产效率很高。

(3)半干法缠绕成型工艺这种工艺与湿法相比增加了烘干工序,与干法相比,缩短了烘干时间,降低了胶纱烘干程度,可在室温下进行缠绕。这种成型工艺,既除往了溶剂,进步了缠绕速度,又减少了设备,进步了制品质量。

1.4.2缠绕制品的特点

纤维缠绕成型玻璃钢除具有一般玻璃钢制品的优点外,它还具有其他成型工艺所没有的特点,现例举如下:

(1)比强度高 缠绕成型玻璃钢的比强度三倍于钢、四倍于钛。

(2)避免了布纹交织点与短切纤维末真个应力集中

(3)可使产品实现等强度结构纤维缠绕成型工艺可使产品结构在不同方向的强度比最佳。也就是说,在纤维缠绕结构的任何方向上,可以使设计的制品(如:缠绕玻璃钢制品)的材料强度,与该制品材料实际承受的强度基本一致,使产品实现等强度结构, (科教论文网 lw.NsEac.com编辑整理)

1.4.3缠绕制品的应用

由于缠绕玻璃钢制品具有上述各特点,因此,在化工、食品、酿造业、运输业及军工等方面获得比较广泛的应用,主要有:

1.压力容器

2. 大型贮罐和铁路罐车

3. 化工管道

4. 军工产品

1.5题目的提出

碳纤维/环氧树脂复合材料具有比强度、比模量高,密度小,结构尺寸稳定,耐热、耐低温以及材料性能可设计性等优点,而且碳复合材料既可以作为结构材料承载重荷又可以作为功能材料发挥作用,已经成为空间制品的首选材料。早在70年代,美国和前苏联等发达国家就已成功地将碳复合材料用于航空航天领域的结构产品上,而我国的有关研究却相对落后。近年来,国内有很多学者对碳纤维/环氧树脂复合材料也进行了很多研究,并取得了可观的成果,但往往只限于预浸工艺,对低本钱、高效率的湿法缠绕工艺并不适用。因此,开展碳纤维湿法缠绕成型用高性能环氧树脂基体及其碳复合材料性能方面的研究具有重要的工程实际意义。

本文结合哈尔滨玻璃钢研究所承担的国家“九五”攻关项目“碳纤维复合材料固体火箭发动机壳体研究”,对固体火箭发动机复合材料壳体用韧性环氧树脂基体及其碳复合材料的性能进行了实际工程研究,取得了令人满足的成果,希看能对今后有关方面的研究起到一定的指导意义。

1.6论文研究内容及方法

论文首先从实际出发,围绕有看应用于湿法缠绕成型领域的环氧树脂及其稀释剂、增韧剂和固化剂,结合国内外相关方面的研究进行了筛选,设计了进一步试验的配方,结合热、力学性能的测试分析,对提出的配方进行了优化设计,确定了两个配方进行复合材料及压力容器性能试验,对实验结果给出了较为公道的解释,并结合dsc、ft-ir及凝胶化时间的测试分析,对固化制度进行了优化,对所选两体系的固化反应及其动力学机理也进行了较为深进的探讨。

(转载自中国科教评价网www.nseac.com )



2环氧树脂及其增韧改性基本原理

2.1环氧树脂的分类

环氧树脂是一类在其分子中含有两个或两个以上环氧基团的化合物的总称。其固化物的粘接性、耐热性、耐化学药品性以及机械性能和电气性能优良的特点,是热固性树脂中应用量较大的一个品种。其缺点是耐候性和韧性差(除部分特殊品种外),但是这些缺点可以通过对环氧树脂和固化剂的选择,或采用合适的改性方法在一定程度上加以克服和改进。
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