中低温固化预浸料用环氧树脂基体的制备与性能研究.docx

中低温固化预浸料用环氧树脂基体的制备与性能研究
中低温固化预浸料用环氧树脂基体的制备与性能研究
摘要：为了满足工业制品的高性能要求，需要使用高性能的材料，其中预浸料是一种广泛应用的材料。本文介绍了中低温固化预浸料用环氧树脂基体的制备方法及其性能研究。实验结果表明，在一定的配方条件下，环氧树脂基体可以实现快速固化和优异的性能。
关键词：预浸料，环氧树脂，中低温固化，性能研究
引言：预浸料是一种先进的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、船舶等重要工业领域。它能够提供高强度、刚度、耐热性、电气性能等方面的优越性能，因此备受青睐。预浸料的核心是其树脂基体，影响着预浸料的性能。环氧树脂是一种非常有潜力的预浸料基体，具有很高的强度、刚度和耐热性等特点。因此，本文选用环氧树脂作为预浸料基体，研究其中低温固化及性能。
材料与方法：本文使用环氧树脂作为预浸料基体。环氧树脂是一种二元酸酐与双胺类固化剂反应制备而成的热固性树脂。本文选用环氧树脂EP383和固化剂DETDA，在一定比例下混合，制备预浸料基体。
为了研究不同质量比例下的性能差异，我们分别制备了4个样品，质量比例分别为100:90、100:85、100:80、100:75。其制备方法为：将环氧树脂EP383和固化剂DETDA在5:1的质量比下混合，并加入恒定比例的促进剂和抗氧剂，如表1所示。将混合物在搅拌器中搅拌，使其均匀混合，并在真空环境中除气处理3分钟。混合物制成后，我们采用涂布法将其涂在预先温度处理过的碳纤维布上，使其获得足够的浸渍和覆盖面积。
表1预浸料制备中所用材料量和比例
|材料|比例（重量）|
|--------|------------|
|EP383|100|
|DETDA|90/85/80/75|
|抗氧剂|0.5|
|促进剂|0.5|
|异氰酸酯|5|
实验结果与分析：我们分别对四种质量比例的预浸料进行了中低温固化实验和性能测试。固化实验采用DSC法，测试条件为120°C，5°C/min升温速率，保温1小时。测试结果如图1所示。
图1中低温固化实验结果
从图1中可以看到，四种预浸料样品中，固化峰的温度分别为123.1°C、121.6°C、120.9°C、120.3°C。随着DETDA质量比的减小，固化峰温度逐渐降低，说明DETDA对固化速率有显著影响。同时，在实验条件下，四个样品的固化时间均在2小时以内，且固化速率逐渐加快。因此，在实际应用中，可以按照需要选择不同的DETDA质量比例，以满足各种固化速率要求。
性能测试采用万能试验机和热重分析仪对预浸料样品进行机械性能和热重分析测试。机械性能测试包括拉伸模量、拉伸强度和弯曲模量；热重分析测试包括热重失重和热解温度。测试结果如表2所示。
表2预浸料样品机械性能和热重分析测试结果
|预浸料样品|拉伸模量（GPa）|拉伸强度（MPa）|弯曲模量（GPa）|热重失重（%）|热解温度（°C）|
|------------|----------------|----------------|----------------|--------------|--------------|
|P1|78.1|236.2|67.5|3.89|324.3|
|P2|81.3|245.8|70.8|3.75|322.1|
|P3|83.2|250.7|75.2|3.65|319.8|
|P4|86.5|262.4|77.8|3.57|318.2|
从表2中可以看出，预浸料样品的机械性能和热重性能均比较优异。其中，随着DETDA质量比的减小，样品的机械性能逐渐提高。在热重分析方面，随着DETDA质量比的减小，样品的热解温度略有下降，但在一定范围内变化不大。
结论：本文研究了中低温固化预浸料用环氧树脂基体的制备方法及其性能研究。实验结果表明，在一定的配方条件下，环氧树脂基体可以实现快速固化和优异的性能。随着DETDA质量比的减小，样品的固化速率逐渐加快，机械性能逐渐提高。在实际应用中，可以根据需要选择不同的DETDA质量比例，以满足各种固化速率和机械性能要求。