碳纖維增強聚酰亞胺樹脂基復合材料熱氧穩(wěn)定性及稀土改性研究.pdf

1、熱固性聚酰亞胺樹脂基復合材料由于綜合性能優(yōu)異而在航空航天領(lǐng)域扮演著日益重要的角色。掌握其在高溫環(huán)境中性能的變化規(guī)律、失效機制及改性方法，對于提高聚酰亞胺復合材料在長期高溫服役過程的安全及延壽具有重要意義。
　　研究了老化溫度和老化時間對熱固性聚酰亞胺HT-350RTM碳纖維增強復合材料性能的影響規(guī)律。通過熱失重測試、性能檢測和微觀形貌分析，初步闡述了其熱氧老化失效機理。研究表明，在330℃-370℃范圍內(nèi)，該復合材料的失重隨老化時

2、間的延長呈加速現(xiàn)象，溫度越高老化加速越明顯;同時，在較長時間或更高溫的老化過程中，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)逐漸提高，室溫彎曲和層剪性能逐漸下降，而高溫拉伸性能則呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢?；w樹脂進一步交聯(lián)是Tg升高的主要原因;聚酰亞胺樹脂發(fā)生降解引起孔隙率增加、界面破壞，導致老化加速和力學性能下降，而以上兩種效應綜合導致高溫力學性能先增加后下降。
　　采用氧化鈰(CeO2)、氧化鑭(La2O3)和氧化釹(Nd2O3)對聚酰亞胺樹脂進

3、行改性，研究了稀土氧化物種類和含量對聚酰亞胺樹脂失重率、力學性能及工藝性能的影響規(guī)律。分析發(fā)現(xiàn)，氧化鈰分散效果較差，固化成型過程中容易析出，故改性效果最弱，氧化鑭初始粒度較大，比表面積小，相比于氧化釹改性效果較弱;當氧化釹含量為1wt％時，改性樹脂失重率為5％時的老化時間延長了2.2倍，拉伸強度提高了41％。當氧化釹含量進一步增加時，拉伸模量逐漸增加，但改性樹脂的耐熱性能、拉伸強度及斷裂伸長率逐漸降低。
　　在基體樹脂改性工作的基

4、礎(chǔ)上，將氧化釹改性聚酰亞胺用于制備碳纖維增強復合材料，研究了氧化釹含量對聚酰亞胺復合材料性能的影響。結(jié)果顯示，少量氧化釹的加入能夠提高聚酰亞胺復合材料的熱氧化穩(wěn)定性;但隨著氧化釹含量增加，改性復合材料的失重率增加，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度降低，力學性能下降。當氧化釹的含量為1wt％時，其改性效果最優(yōu)，在350℃恒溫老化200h后，1wt％氧化釹改性的聚酰亞胺復合材料相對于未改性復合材料的失重率降低了25％，彎曲強度提高了46％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度提高