碳纤维增强海因环氧树脂复合材料拉挤工艺性能研究

36热固性树脂第26卷

混合均匀，注入拉挤设备的胶槽，拉挤模具采用三段梯度温度加热方式，温度120～160℃，拉挤速度0.3～0.6m/min，制备拉挤碳纤维单向复合材料，部分复合材料在200℃下后固化1h。1.2

测试方法及仪器

树脂粘度用NDJ型旋转粘度计测试；材料的玻璃化温度按GB/T19466.2－2004测试；在IN-

后从300mPa·s升高到450mPa·s，适用期较长；在50℃下，10h后树脂粘度升高很快，但15h内粘度也＜500mPa·s，可以满足拉挤工艺要求。2.2树脂体系的固化反应动力学

图2为不同的升温速率下测试环氧树脂反应体系的DSC曲线，参数如表1所示

。

STRON－1121万能材料试验机上按照GB2567－2008测试浇注体的拉伸和弯曲性能；按照GB3356－1995和JC/T773－1996测试复合材料的弯曲和剪切性能；在拉力机上测试碳纤维单向复合材料的拉伸性能；采用PYRIS－1示差扫描分析仪（DSC）测试环氧树脂体系固化反应特性。2

结果与讨论

2.1树脂体系的粘度特性

图1是树脂体系在室温和50℃下粘度随时间的变化的情况

。

图2Fig.2

环氧树脂在不同升温速度下的DSC曲线DSCcurvesofepoxyresinsatdifferent

heatingrates

［2］

由Kissinger方程和Crane方程根据表1数据，得到体系的固化反应活化能△E=75.5kJ/mol，反应级数n=0.93。由△E可以看出该体系具有高

温快速固化的特征；而n=0.93，这可能与反应后期体系粘度增大，形成交联网络，从而减弱其各反应官能基团的活性有关。

同时求出了树脂体系发生凝胶的温度为115.6℃，固化温度为130.4℃，固化后处理温度为195.5℃。可以看出，树脂体系的凝胶温度与固化温度相差较小，树脂反应活性高，固化反应放热集中，体系适合拉挤成型等快速成型工艺。

图1

Fig.1

－时间曲线树脂体系的粘度

Relationcurvesofviscosityandtimeofresins

在室温下树脂体系的粘度变化很小，经过35h

表1Tab.1

·min－1）升温速度β/（K

5101520

起始温度T/K394.37404.60411.59417.14

树脂的固化动力学参数

Curingkineticparametersofresin

峰终温度Tf/K

470.15486.89489.96489.96

ln（β/T2p）－10.423－9.787－9.417－9.154

lnβ1.6092.3032.7082.996

1/Tp2.44×10－32.37×10－32.33×10－32.30×10－3

峰顶温度Tp/K

409.97421.88429.43434.73

根据实验标准，测试树脂浇铸体及拉挤复合材料的玻璃化温度Tg，得出树脂浇铸体Tg为210℃，说明该树脂具有优良的耐热性，中温固化温度下即可得到较高的耐热温度，复合拉挤成型快速固化的要求。测得碳纤维拉挤复合材料的Tg约为206℃，略低于树脂浇铸体的温度，原因可能是拉挤成型时间过短，树脂不能完全固化，如对其进行后固化处理玻璃化温度会有一定的提高。

2.3树脂浇注体及复合材料的力学性能

样品的力学性能见表2及表3。可以看出，本

实验采用的环氧树脂－酸酐体系的树脂浇铸体性能与双酚A型环氧树脂接近，但韧性已经有明显的提高，尤其是冲击强度有较大的改善

［3］

。环氧树

脂复合材料经过一定温度的后固化处理，可以更有效地激发材料本身的性能，使其复合材料的性能进一步提高，与拉挤用的乙烯基环氧树脂相比

［4］

，雾