T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析

T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析202006年9月

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T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析

陈伟明，王成忠，周同悦，杨小平

（北京化工大学碳纤维及复合材料研究所，北京

100029）

摘要：本文研究了不同类型的树脂基体对T800碳纤维复合材料界面性能的影响，对比不同树脂体系的T800碳纤维复合材料于95C蒸馏水中的吸湿特性，分析复合材料经吸湿后的动态热机械性能的变化。结果表明，以改性芳香胺为固化体系的树脂基体制备的T800碳纤维复合材料具有优良的界面性能。TDE85树脂/改性芳香胺体系的T800碳纤维复合材料干态层间剪切强度达到122MPa。95C蒸馏水浸泡后，该复合材料的平衡吸湿率低于普通芳香胺固化体系，且玻璃化转变活化能变化幅度也较小。

关键词：T800碳纤维；复合材料；湿热性能；活化能

中图分类号：TO327.3 文献标识码：A 文章编号：1003-0999（2006）05-0020-05

树脂基碳纤维复合材料具有质轻、高强、抗疲劳性好等优点，在航空航天领域的应用日益广泛，但湿热环境下其性能受到树脂基体及界面性能变化的影响。目前湿热环境对树脂基碳纤维复合材料的影响已有大量研究，主要集中在通用型碳纤维或玻璃纤

［1~3］维增强树脂基复合材料，对高性能T800碳纤维

按一定比例混合均匀，并加入一定量的液体含硅低2-分子环氧化合物形成低熔点固化物。促进剂为：乙基-4-甲基咪唑（2，4-EMI），天津试剂公司。T800H（12K）、T700、T300碳纤维均为日本东丽公司生产。

树脂与固化剂按配比混合均匀。对于酸酐类固化剂，100份树脂体系中另加入1份促进剂，真空脱泡后浇铸到标准浇铸体拉伸模具中。在烘箱中酸酐固化体系按80C/2h+120C/2h+150C/3h+胺类固化体系按80C/2h+180C/1h条件固化，

120C/2h+150C/4h条件固化，制备浇铸体拉伸试样。将碳纤维丝束涂胶并给予一定的张力，在层压模具中按同样条件加压固化，固化制度与相应的浇铸体相同，制备单向碳纤维复合材料，碳纤维体积分数为60%。

1.2 试 验

吸湿率测定试样的尺寸为45>6>2mm。试样，然后真空干燥至恒重，称重记为W（i5样平均值）置于95C恒温蒸馏水水浴，间隔一定时间取出，吸去表面水分，称重记为W（。材料在时c5样平均值）间c内的吸湿率（Mc）可通过下式计算：

Mc=

Wc-Wi

>100%Wi

复合材料湿热老化的研究尚少。此外，由于T800碳纤维表面惰性较高，它与通用型环氧树脂和酸酐固

［4~6］

，发挥不出化剂树脂基体的界面粘接性能较差

T800碳纤维应有的强度，不能满足高性能复合材料的使用要求。在以往的T800碳纤维缠绕用树脂基体的研究中，采用芳香胺类固化剂可满足复合材料

［7］

的强度及工艺要求，但较少考虑复合材料的耐湿

热性能。为满足T800碳纤维复合材料在不同环境下的使用要求，所开发的树脂基体必须同时具备成型工艺性好、力学性能高和耐湿热性能优良等各项指标。本文在分析不同结构的树脂基体对碳纤维复合材料性能影响的基础上，开发了一种高性能的T800碳纤维复合材料。它具有优异的界面性能，并通过芳香胺类固化剂的改性，其耐湿热性能得到优化。

1 实验部分

1.1 原料及试样制备

实验使用环氧树脂，TDE85，环氧值0.85，天津CYD-128，环氧值0.51，岳阳石油化工津东化工厂；

总厂环氧树脂厂。固化剂为甲基四氢苯二酸酐（MeTHPA）和二氨基二苯甲烷（DDM），均由天津合成材料研究所提供。液体芳香胺DETDA与DDM

在INSTRON-1121型万能材料试验机上按GB2568-1995测试浇铸体的弯曲性能，按JC/T773-1996测试复合材料的层间剪切性能。使用RheO-metricScientific公司的DMTAV型动态热机械分析5、仪测定复合材料的热机械性能，频率分别为0.1、

收稿日期：2005-12-01

作者简介：陈伟明（1980-），男，硕士，主要从事高性能树脂基复合材料的研究。