干法缠绕用碳纤维增强环氧树脂预浸纱线的设计及其性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220328.013

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (3): 87-95.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220328.013

干法缠绕用碳纤维增强环氧树脂预浸纱线的设计及其性能研究

阳泽濠¹, 陶雷¹, 戚亮亮¹, 李朝阳¹, 李新河², 代俊³, 刘勇¹, 张辉^1*

1.东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室,上海201620;
2.山东江山纤维科技有限公司,德州253199;
3.山东国碳复材科技有限公司,德州253199

收稿日期:2021-06-04 出版日期:2022-03-28 发布日期:2022-04-24
通讯作者: 张辉(1984-),男,博士,副研究员,主要从事高性能纤维及复合材料、结构功能复合材料方面的研究,zhanghui@dhu.edu.cn。
作者简介:阳泽濠(1996-),男,硕士在读,主要从事高性能纤维及复合材料、结构功能复合材料方面的研究。
基金资助:
上海市科委“科技创新行动计划”项目子课题(19511106703)

Design and performance research of carbon fiber reinforced epoxy resin prepreg tow for dry filament winding

YANG Ze-hao¹, TAO Lei¹, QI Liang-liang¹, LI Zhao-yang¹, LI Xin-he², DAI Jun³, LIU Yong¹, ZHANG Hui^1*

1. State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials,College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China;
2. Shandong Jiangshan Fiber Technology Co., Ltd., Dezhou 253199, China;
3. Shandong Guotan Composite Technology Co., Ltd., Dezhou 253199, China

Received:2021-06-04 Online:2022-03-28 Published:2022-04-24

摘要/Abstract

摘要： 干法缠绕能有效提高复合材料制品的质量稳定性,是目前复合材料制备的研究重点之一。本文开发了一种适用于干法缠绕的环氧树脂体系,并采用热熔法制备出可室温储存的预浸纱线。通过对环氧树脂工艺性能、力学性能、玻璃化转变温度和非等温流变曲线的研究,确定了树脂体系的组分配方。与此同时,系统地研究了预浸纱线的室温储存性能。研究结果表明,所开发的最优环氧树脂体系在满足干法缠绕工艺性能的同时具有优异的力学性能,拉伸强度为69 MPa,弯曲强度为109 MPa,断裂韧性与冲击强度分别为1.36 MPa·m^1/2和42.8 kJ/m²。由该环氧树脂体系制备的预浸纱线的储存稳定性良好。在室温储存60 d后,预浸纱线的工艺性能及环氧树脂的力学性能没有发生明显变化。

关键词: 干法缠绕, 预浸纱线, 环氧树脂, 力学性能, 储存稳定性, 复合材料

Abstract: Dry filament winding can effectively improve the quality stability of composite products, which is one of the research focuses of composite material preparation. In this paper, we develop an epoxy resin system that is suitable for prepreg tow. Then, prepreg tow which can be stored at room temperature is prepared by hot melt method. Through the study of epoxy resin's process performance, mechanical properties, glass transition temperature and non-isothermal rheological curve, the formula was determined. In the meanwhile, storage performance at room temperature of the prepreg tow made of this resin system was systematically studied. The research results show that the optimal epoxy resin system has excellent processing performance and mechanical properties at the same time. Its tensile strength is 109 MPa and its flexural strength is 69 MPa, fracture toughness and impact strength are 1.36 MPa·m^1/2 and 42.8 kJ/m², respectively. In addition, the storage stability of the prepreg tow made of the epoxy resin system is excellent. After 60 days of storage at room temperature, process performance and mechanical properties of the prepreg tow's epoxy resin is maintained at a relatively stable level.

Key words: dry filament winding, prepreg tow, epoxy resin, mechanical performance, storage stability, composites

中图分类号:

TB332

阳泽濠, 陶雷, 戚亮亮, 李朝阳, 李新河, 代俊, 刘勇, 张辉. 干法缠绕用碳纤维增强环氧树脂预浸纱线的设计及其性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(3): 87-95.

YANG Ze-hao, TAO Lei, QI Liang-liang, LI Zhao-yang, LI Xin-he, DAI Jun, LIU Yong, ZHANG Hui. Design and performance research of carbon fiber reinforced epoxy resin prepreg tow for dry filament winding[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(3): 87-95.

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干法缠绕用碳纤维增强环氧树脂预浸纱线的设计及其性能研究

Design and performance research of carbon fiber reinforced epoxy resin prepreg tow for dry filament winding

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