Z616耐烧蚀酚醛树脂固化反应动力学研究及TTT图

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20210528.012

复合材料科学与工程 ›› 2021, Vol. 0 ›› Issue (5): 80-85.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20210528.012

Z616耐烧蚀酚醛树脂固化反应动力学研究及TTT图

赵志颖^1,2, 田谋锋^2*, 宋金梅², 许亚丰²

1.北京理工大学材料学院,北京100081;
2.北京玻钢院复合材料有限公司,北京102101

收稿日期:2020-06-28 出版日期:2021-05-28 发布日期:2021-08-04
通讯作者: 田谋锋(1980-),男,博士,教授级高工,主要从事酚醛树脂方面的研究,tianmf@sinomatech.com。
作者简介:赵志颖(1987-),女,博士,工程师,主要从事复合材料方面的研究。

CURING KINETICS AND ISOTHERMAL TRANSFORMATION (TTT) DIAGRAM OF Z616 PHENOLIC RESIN

ZHAO Zhi-ying^1,2, TIAN Mou-feng^2*, SONG Jin-mei², XU Ya-feng²

1. School of Materials Science ＆ Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081, China;
2. Beijing Composite Materials Co., Ltd., Beijing 102101, China

Received:2020-06-28 Online:2021-05-28 Published:2021-08-04

摘要/Abstract

摘要： 通过对耐烧蚀酚醛树脂进行全动态DSC测试,利用Kissinger方程及Crane方程,拟合得到了固化反应参数,得出固化反应活化能E_a=77.235 kJ/g,指前因子A₀=1.92×10⁸,反应级数n=0.9088;对恒定温度下不同保温时间的树脂进行DSC测试,得到玻璃化转变温度及固化度,应用DiBenedetto经验方程建立玻璃化转变温度与固化度关系模型;利用哈克RS6000旋转流变仪测试耐烧蚀酚醛体系凝胶时间数据,表征凝胶时间与温度的关系,分析凝胶时间与凝胶温度之间的关系,其中凝胶时的固化度α_gel=0.08,凝胶化后的玻璃化转变温度T_g,gel=89.1 ℃;绘制了耐烧蚀酚醛树脂体系的TTT图,为耐烧蚀酚醛树脂实际应用奠定了理论基础。

关键词: 酚醛树脂, 固化反应动力学, TTT图, 复合材料

Abstract: Z616 phenolic resin is an ablative resin system, which aimed to be used for hot melt prepreg curing at high temperature. In this paper, utilizing Kissinger equation and Crane equation, the cure kinetics of the phenolic resin system was studied by DSC. The parameters of resin curing reaction were obtained by origin fitting analysis, which gave 77.235 kJ/g for the activation energy, 1.92×10⁸ for the constant factor and 0.9088 as the reaction order. Furthermore, DSC tests were performed on resins with different holding times at a constant temperature to obtain the glass transition temperature and curing degree. DiBenedetto empirical equation is used to establish the relationship model between glass transition temperature and curing degree. Moreover, the gelation process of Z616 phenolic resin was investigated by Haake Mars RS6000 Rotational Rheometer, and the relationship between gel-time and temperature was obtained. The degree of curing at the time of gelation is 0.08, and the glass transition temperature is 89.1 ℃. Finally, the equivalent curing degree, glass temperature transition and gelation were plotted versus time, and the temperature-time-transition (TTT) diagram was formed for the Z616 phenolic resin system. From this TTT diagram, the state of the resin system could be known at any temperature for any time. The forming parameters of Z616 phenolic resin-based composites under the hot-pressing process can be reasonably set.

Key words: phenolic resin, cure kinetics, TTT diagram, composites

中图分类号:

TB332

赵志颖, 田谋锋, 宋金梅, 许亚丰. Z616耐烧蚀酚醛树脂固化反应动力学研究及TTT图[J]. 复合材料科学与工程, 2021, 0(5): 80-85.

ZHAO Zhi-ying, TIAN Mou-feng, SONG Jin-mei, XU Ya-feng. CURING KINETICS AND ISOTHERMAL TRANSFORMATION (TTT) DIAGRAM OF Z616 PHENOLIC RESIN[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2021, 0(5): 80-85.

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