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环氧树脂T800纤维复合材料制备与性能研究毕业论文

 2021-04-25 11:04  

摘 要

本文对环氧树脂以及碳纤维的发展进行概述,环氧树脂/碳纤维复合材料的发展是当今轻量化工艺的必然趋势,碳纤维树脂基聚合物有着优良的功能性和可控性,通过对相关文献的查询,对TDE-85与AG-80复配树脂材料进行改性实验,选择了合适的树脂体系,制备树脂浇注体,设计了一套完整的复合材料制备工艺,完成了环氧树脂/T800纤维复合材料的制备。

研究了环氧树脂/碳纤维复合材料的力学性能,着重通过调整环氧树脂配方来获得其拉伸、弯曲、热变形等数据,通过粘度试验和凝胶化实验,选择合适的树脂体系和催化体系。在相同的预固化温度(100℃/2h-120℃/2h),不同的后固化温度(150℃、160℃、180℃/6h)条件下,制备出适合的复合材料试样以及树脂浇注体,多向比较两者间的力学性能,分析复合材料的力学性能与树脂配比、后固化温度之间的关系。

对树脂浇注体和复合材料进行了热变形,粘度以及力学性能等测试,并对结果进行综合分析。结果表明,树脂浇注体的热力学性能与后固化温度有着密切关系,环氧树脂/碳纤维复合材料的力学性能优于与之对应的树脂浇注体,且会随着树脂配方,后固化温度的变化而改变,当使用5050号树脂在150℃后固化成型时,复合材料的各性能达到最大值,拉伸强度达到1.40GPa,弯曲强度达到932MPa,弯曲模量达到62.2GPa。

关键词:环氧树脂,碳纤维,热变形,固化度

Abstract

In this paper, the development of epoxy resin and carbon fiber is summarized, the development of epoxy resin / carbon fiber composites is the inevitable trend of lightweight process, carbon fiber resin matrix polymer has excellent functional and controllable. through the query of relevant literature, TDE - 85 and ag - 80 composite resin materials were modified experiments, the appropriate resin system was selected, the resin pouring body was prepared, a complete set of composite material preparation process was designed, and the preparation of epoxy resin / t800 fiber composite was completed. 

The mechanical properties of epoxy / carbon fiber composites were studied. the tensile, bending and thermal deformation data were obtained by adjusting the epoxy resin formula. the appropriate resin system and catalytic system were selected through viscosity test and gelation experiment. In the same Safe Harbour temperature ( 100 ℃ / 2 h - 120 ℃ / 2h ), different post curing temperature ( 150 ℃, 160 ℃, 180 ℃ / 6 h ), the suitable composite materials and resin pouring materials were prepared. the mechanical properties of the composites were compared. the relationship between the mechanical properties of the composites and the resin ratio and the curing temperature was analyzed. 

The thermal deformation, viscosity and mechanical properties of resin casting and composite materials were tested, and the results were analyzed comprehensively. The results show that the thermodynamic performance of resin casting body is closely related to the curing temperature. the mechanical properties of epoxy resin / carbon fiber composites are better than those of the resin pouring body, and with the change of resin composition, the curing temperature changes, when the 5050 resin is cured at 150 ℃, the properties of the composites reach the maximum value, tensile strength reaches 1. 40 GPA, flexural strength reaches 932 MPa, and flexural modulus reaches 62.2 GPA.
Key words: epoxy resin, carbon fiber, thermal deformation, curing degree

目录

摘要 I

Abstract II

目录 I

第1章 绪论 1

1.1概述 1

1.2环氧树脂 1

1.3碳纤维 3

1.3.1碳纤维的发展 3

1.3.2碳纤维的应用 4

1.4 本课题的研究意义和主要工作 5

1.4.1研究意义 5

1.4.2主要工作 5

第2章 复合材料的制备与性能测试 6

2.1 实验原料和仪器设备 6

2.1.1 实验原料 6

2.1.2 实验仪器设备 6

2.2 树脂改性及复合材料制备 6

2.2.1 树脂配比 6

2.2.2 环氧耐热和力学试样制备 6

2.2.3 碳纤维复合材料制备 8

2.3 性能测试 10

2.3.1 树脂粘度测试 10

2.3.2 浇铸体热变形温度测试 10

2.3.3 树脂浇铸体及碳纤维单向复合材料力学性能测试 11

2.4 本章小结 13

第3章 复合材料工艺与性能研究 14

3.1树脂粘度 14

3.2 树脂耐热性能 15

3.3 树脂力学性能 15

3.4 复合材料的力学性能 16

第4章 结论与展望 17

4.1 结论 17

4.2 展望 17

参考文献 18

致谢 20

第1章 绪论

1.1概述

随着全球变暖以及污染日益加重,如何减少燃油消耗已经成为世界性的课题,总体来讲,目前的解决方法分为两大类,一类是从能源材料角度入手,如:寻找可替代的环保燃料,如植物油、新型石油等,这种新能源的转化效率低下,目前无法大规模普及使用;另一种方法则是从轻量化角度入手,降低汽车、飞机等的自重从而达到减少能量消耗量的效果,轻量化技术对于汽车和航天工业的发展有着重要意义。

碳纤维具有高比强度、高比模量等优异的性能,很快被科学家关注并投入到轻量化的使用当中,碳纤维复合材料与钢材相比,假如两者拥有相同的力学强度,碳纤维材料重量约为钢材的十分之一,轻量化的效果是显而易见的。

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