適用于超低溫環(huán)境的環(huán)氧基復合材料設(shè)計與力學性能表征.pdf

1、低溫技術(shù)充斥著我們社會中的方方面面，不僅和我們的生活息息相關(guān)，更是在尖端科技領(lǐng)域有著舉足輕重的作用。許多國家乃至世界的重要工程項目中都涉及到低溫技術(shù)的研究與應用，如航空、航天、能源、交通運輸及醫(yī)學等。碳纖維增強樹脂基復合材料以其高比強度、高比模量的特點，逐漸成為了航天飛行器的關(guān)鍵材料，在減輕結(jié)構(gòu)重量、提高結(jié)構(gòu)效率等方面優(yōu)勢顯著。但是在液氫液氧等超低溫環(huán)境下，碳纖維增強樹脂基復合材料整體結(jié)構(gòu)受到環(huán)境的嚴峻考驗，由于其材料結(jié)構(gòu)及性能與傳統(tǒng)材

2、料相差甚遠，加之增強材料碳纖維與樹脂基體熱膨脹系數(shù)的差異，因此進行超低溫下的復合材料力學性能評價顯得極其重要。
　　本文首先通過分子結(jié)構(gòu)設(shè)計，選取低粘度氰酸酯樹脂改性TDE-85環(huán)氧樹脂，制備出了適用于超低溫環(huán)境下的環(huán)氧樹脂基復合材料體系。經(jīng)過樹脂的浸潤性能試驗和界面微脫粘試驗驗證，表明改性環(huán)氧樹脂的表面張力與動態(tài)接觸角均優(yōu)于純環(huán)氧樹脂，與碳纖維能夠形成良好的浸潤，復合材料的界面性能優(yōu)異。
　　其次，利用濕法纏繞成型工藝制備

3、出了改性環(huán)氧樹脂基復合材料單向板，并依據(jù)相關(guān)測試標準制備了低溫力學性能測試試樣。分別進行了-196℃、-150℃、-90℃及室溫25℃下的力學性能測試，獲得了該復合材料體系的低溫力學性能數(shù)據(jù)，為該復合材料體系在超低溫環(huán)境下的應用提供了設(shè)計的依據(jù)。
　　最后，采用SEM方法表征了環(huán)氧基復合材料經(jīng)歷不同溫度測試后的微觀結(jié)構(gòu)。結(jié)合低溫力學性能實驗數(shù)據(jù)、樹脂的分子結(jié)構(gòu)，以及樹脂基體材料與碳纖維增強材料間的熱膨脹性能差異，揭示了復合材料低溫