碳纤维乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究.pdf

第!"卷第#期北京化工大学学报189:!"，)8:#
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碳纤维;乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体
固化体系的研究

于运花王成忠杨小平李鹏
（北京化工大学碳纤维及复合材料研究所，北京<$$$!"）

摘要：采用差示扫描量热法（=25）分析了不同固化剂配方体系的乙烯基酯树脂固化反应特征，研究了固化放热
量、固化程度及其浇铸体力学性能的关系，并对模压和拉挤成型碳纤维复合材料的力学性能进行评价，结果表明联
用固化剂可使固化温度范围变窄，提高固化放热量。放热量能基本反映树脂的固化程度，直接影响浇铸体及复合
材料的力学性能。
关键词：乙烯基酯树脂；固化；碳纤维；复合材料
中图分类号：3>#!?@#

配方体系的固化特征及浇铸体力学性能，以优化配
引言
方为制备高性能碳纤维;乙烯基酯树脂复合材料制
乙烯基酯树脂是由环氧树脂和含双键的不饱和品的连续拉挤成型工艺提供基础数据及理论指导。
一元羧酸加成聚合的产物，其工艺性能和不饱和聚
实验部分
酯树脂相似，化学结构和环氧树脂相近，兼具了环氧<
树脂和不饱和聚酯树脂的优点，具有优良的力学性!"!原料
能、高耐热性、耐腐蚀性以及快速固化等特点，已广乙烯基酯树脂=.(*L*).K<<A#D$，苯乙烯质量
泛应用于玻璃钢耐腐蚀制品及化工耐腐蚀工程。分数KDM，美国陶氏化学公司；固化剂<，<A二（叔丁
由于乙烯基酯树脂的特点，可以用来制备高性基过氧）A#，#，DA三甲基环己烷（以下简称-），<$N半
能碳纤维;乙烯基酯树脂复合材料，用于油井、海洋衰期温度为"!O；过苯甲酸叔丁酯（以下简称5），
平台等对材料要求较高的腐蚀性环境，拉挤成型的<$N半衰期温度为<$DO；碳纤维（3#$$A<!L），拉伸
碳纤维连续抽油杆是其应用之一。乙烯基酯树脂的强度#@C0PH，日本东丽公司。
固化同不饱和聚酯树脂一样，是通过引发剂所产生!"#实验方法
的自由基打开树脂和交联剂中的双键，进行交联反!"#"!浇注体的制备按照表<的配比将树脂与
应而发生的，对不饱和聚酯树脂和乙烯基酯树脂的固化剂混合均匀，抽真空脱泡后注入模具，<!DO固
固化机理［<，!］研究多限于模压或浇注成型工艺，而化$@DN之后，<D$O固化<N。
［］
对拉挤成型的研究多集中于过程模拟#ED。碳纤维表<复合材料的基体配比
;乙烯基酯树脂复合材料拉挤成型要求树脂高温快3HQ9F<,8GRS9HTU8JVW8GX8RY8VUTFVRHTGUZ
［］
速固化CEB，使固化体系与其它成型方法有所不同，序号树脂、固化剂-、固化剂5的质量比
单一的固化体系很难满足拉挤成型要求，需要研究<[<$$\<@!\$
多组分复配固化剂对树脂固化过程的影响。本文选![<$$\$@"\$@#
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用了乙烯基酯树脂和两种适用于
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拉挤成型的中高温过氧化物固化剂，研究不同树脂D[<$$\$@K\$@B
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收稿日期：!$$<A$BA!?
基金项目：国家计划资助项目（）
BC#!$$<**##D$#$!"#"#模压复合材料的制备将碳纤维丝束涂胶
第一作者：女，<"C"年生，讲师
并给予一定的张力，在宽、厚、长为<$RR]!RR]
第,期于运花等：碳纤维-乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究·!U·
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!"#$$模具中加压固化（其中碳纤维体积分数公司）测定树脂固化前后的固化反应程度；对树脂浇
%#&），’!"(固化#)"*之后，’"#(固化’*。注体及复合材料的力学性能测试采用万能材料试验
!"#"$拉挤复合材料的制备模具温度’’#+’"#机（E/?79:/F’!’），分别依据KI!"%L—L’，KI!"M#—L’
(，拉挤速度#),"$-$./，拉挤成型工艺如图’所进行浇铸体的拉伸和弯曲性能测试，按照KI,,"%—
示。L!和KI,,"M—L!进行复合材料的弯曲和剪切性能
试验。

!结果与讨论

#"!乙烯基酯树脂的固化放热特征
乙烯基酯树脂为环氧乙烯基酯树脂分子（结构
如图!所示）和苯乙烯的混合物，可由自由基引发聚
图’拉挤工艺流程示意图
合成网状结构，聚合过程产生反应热。由于引发剂
0.12’34*5$67.48.6196$:;<=>79=?.:/<9:45??
（即树脂固化剂）的用量及引发