真空辅助灌注成型用聚双环戊二烯的制备及其碳纤维增强复合材料的性能研究

doi:10.19936/j.cnki.2096-8000.20220628.014

复合材料科学与工程 ›› 2022, Vol. 0 ›› Issue (6): 89-95.DOI: 10.19936/j.cnki.2096-8000.20220628.014

真空辅助灌注成型用聚双环戊二烯的制备及其碳纤维增强复合材料的性能研究

杨青¹, 程超², 刁春霞¹, 吕玥蒽¹, 周飞³, 丁小马¹, 陈正国¹

1.上海碳纤维复合材料创新研究院有限公司,上海 201512;
2.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;
3.中国石化上海石油化工股份有限公司化工部,上海 200540

收稿日期:2021-12-30 出版日期:2022-06-28 发布日期:2022-07-19
作者简介:杨青(1981-),男,博士,主要从事复合材料结构力学与制造工艺研究,qing.yang@scic.net。
基金资助:
上海市科委项目(19DZ1100800)

Preparation and performance research of carbon fiber reinforced polydicyclopentadiene composites based on vacuum-assisted resin infusion processing

YANG Qing¹, CHENG Chao², DIAO Chun-xia¹, LU Yue-en¹, ZHOU Fei³, DING Xiao-ma¹, CHEN Zheng-guo¹

1. Shanghai Carbon Fiber Composites Innovation Institute Co., Ltd., Shanghai 201512, China;
2. State Key Laboratory for Modification of Chemical Fibers and Polymer Materials,College of Materials Science and Engineering, Donghua University, Shanghai 201620, China;
3. Chemical Department, Sinopec Shanghai Petrochemical Co., Ltd., Shanghai 200540, China

Received:2021-12-30 Online:2022-06-28 Published:2022-07-19

摘要/Abstract

摘要： 本文采用聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物作为DCPD单体的增黏剂,以亚磷酸正三丁酯作为缓聚剂,使其工艺特性满足真空辅助灌注成型,成功制备碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料。通过研究增黏剂含量对单体黏度和聚合后树脂力学性能的影响确定树脂体系的组分配方。利用VARI工艺制备复合材料,研究了改性聚双环戊二烯/碳纤维复合材料的Ⅰ型断裂韧性以及弯曲性能,并与环氧树脂/碳纤维复合材料进行比较。研究结果表明,由该树脂体系制备的碳纤维复合材料Ⅰ型层间断裂韧性起始值和扩展值分别比环氧树脂/碳纤维复合材料高26.1%和30.4%,但是弯曲强度较低。微观结构表明,碳纤维表面残留聚双环戊二烯树脂发生明显塑性变形,消耗更多的能量,从而获得更高的Ⅰ型断裂韧性,然而树脂与碳纤维界面结合力较差,载荷无法实现在树脂与树脂之间的良好传递,最终导致较低的弯曲强度。

关键词: 真空辅助灌注成型, 聚双环戊二烯, 层间断裂韧性, 弯曲性能, 界面结合, 复合材料

Abstract: In this paper, carbon fiber reinforced polydicyclopentadiene (PDCPD) composites, based on the liquid resin infusion process, were successfully prepared with the addition of polystyrene-polybutadiene-polystyrene (SBS) copolymer and tributyl phosphite for the purpose of tackifying and retarding polymerization, respectively. The composition of the hybrid resin system is determined by studying the influence of the tackifier content on the monomer viscosity and the mechanical properties of the resin after polymerization. The SBS/PDCPD/carbon fiber composite was prepared by the VARI process, and the mode Ⅰ interlaminar fracture toughness and flexural properties of were compared with the epoxy resin/carbon fiber composite. The results show that the initiation and propagation values of mode Ⅰ interlaminar fracture toughness of the carbon fiber composite prepared by SBS/PDCPD is 26.1% and 30.4% higher than the epoxy resin/carbon fiber composite, while the flexural strength is lower. The microstructure shows that the residual polydicyclopentadiene resin on the surface of the carbon fiber undergoes significant plastic deformation, but the bonding force between the resin and the carbon fiber is poor, and the load cannot be transmitted well between the resin and the fiber, resulting in poor flexural properties.

Key words: VARI process, polydicyclopentadiene, interlaminar fractures toughness, flexural properties, interface bonding, composites

中图分类号:

TB332

杨青, 程超, 刁春霞, 吕玥蒽, 周飞, 丁小马, 陈正国. 真空辅助灌注成型用聚双环戊二烯的制备及其碳纤维增强复合材料的性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2022, 0(6): 89-95.

YANG Qing, CHENG Chao, DIAO Chun-xia, LU Yue-en, ZHOU Fei, DING Xiao-ma, CHEN Zheng-guo. Preparation and performance research of carbon fiber reinforced polydicyclopentadiene composites based on vacuum-assisted resin infusion processing[J]. COMPOSITES SCIENCE AND ENGINEERING, 2022, 0(6): 89-95.

参考文献

[1] 包建文, 蒋诗才, 张代军. 航空碳纤维树脂基复合材料的发展现状和趋势[J]. 科技导报, 2018, 36(19): 52-63.
[2] 袁智慧, 牛永平, 汪小伟, 等. 环氧树脂增韧机理及研究进展[J]. 热固性树脂, 2019, 34(6): 65-70.
[3] 杨永锋, 唐耿平, 程海峰, 等. 环氧树脂增韧改性研究进展[J]. 材料导报, 2010, 24(15): 85-88+93.
[4] 郑昊, 李岩, 涂昊昀. 短纤维插层碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能研究[J/OL]. 复合材料学报: 1-13[2021-12-23]. DOI: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20211025.003.
[5] 高雅, 刘玲. EMAA/CNT膜对复合材料Ⅱ型层间断裂韧性及自修复率的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2020(2): 25-31.
[6] 胡斌斌, 王少飞, 蔡超迁, 等. 碳纤维表面处理对液体成型碳纤维增强MC尼龙复合材料力学性能的影响[J]. 复合材料科学与工程, 2021(10): 83-88, 95.
[7] 潘炳力, 张玉清, 严一楠, 等. 聚双环戊二烯材料的研究进展[J]. 中国塑料, 2009, 23(4): 9-14.
[8] 姜付本, 陈琦, 姜殷亮, 等. 聚双环戊二烯的催化共聚改性研究进展[J]. 热固性树脂, 2017, 32(4): 56-66.
[9] 乔新峰, 杨维成, 付宏伟, 等. 聚双环戊二烯反应注射成型的研究进展[J]. 上海塑料, 2017(4): 64-66.
[10] 陈琦, 陈宬. PDCPD/SBS互穿聚合物网络制备表征及性能研究[J]. 化工新型材料, 2020, 48(11): 89-93.
[11] 乔新峰, 刘建, 李秀君, 等. 聚双环戊二烯基碳纤维增强复合材料的制备与研究[J]. 上海塑料, 2020(4): 19-23.
[12] 刘少祯, 高喜平, 徐华, 等. 聚双环戊二烯/碳纤维复合材料的制备和力学性质[J]. 化学推进剂与高分子材料, 2011, 9(4): 77-79, 84.
[13] 牟书香, 贾智源. 碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型及其性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2013(6): 16-20.
[14] 张平, 牟书香, 朱金春, 等. 聚丙烯酸酯热塑性树脂及其真空辅助灌注成型复合材料性能研究[J]. 玻璃钢/复合材料, 2019(12): 94-100.
[15] 蒋诗才, 包建文, 张连旺, 等. 液体成型树脂基复合材料及其工艺研究进展[J]. 航空制造技术, 2021, 64(5): 70-81, 102.

真空辅助灌注成型用聚双环戊二烯的制备及其碳纤维增强复合材料的性能研究

Preparation and performance research of carbon fiber reinforced polydicyclopentadiene composites based on vacuum-assisted resin infusion processing

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	王孟, 刘程, 张玉, 贾航, 乔越, 蹇锡高. 成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 5-12.
[2]	史洪源, 任文坚, 党杰, 周鹏. 玻璃纤维增强复合材料超声检测声场的CIVA仿真与试验研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 20-24.
[3]	杨思鑫, 曹忠亮, 顾付伟. 双三角点阵夹芯结构低速冲击下的动态响应与失效机制[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 25-34.
[4]	张斌, 赵晶, 王世杰. Kagome点阵结构参数对其压缩特性的影响及轻质化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 35-42.
[5]	王宇轩, 曹东风, 胡海晓, 李书欣. 计及层内和层间的L形层合板失效的数值研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 43-53.
[6]	耿健, 董九志, 梅宝龙, 蒋秀明. 三维四向碳/碳复合材料力学性能预测与试验验证[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 54-60.
[7]	高坤, 张兆恒, 邢亚娟, 左小彪, 王博尧, 赵泽华. 含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 61-64.
[8]	郑子君, 乔英, 邵家儒. 基于机器视觉的短纤维复合材料的取向度提取方法[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 65-72.
[9]	许晓婷, 郝恩全, 邵慧奇, 邵光伟, 毕思伊, 陈南梁, 蒋金华. 三维大隔距机织间隔织物柔性复合材料的服役性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 73-78.
[10]	苏桐, 胡果馨, 刘振. 全碳纤维复合材料太阳能无人机机翼结构优化设计[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 79-83.
[11]	伍强, 赵凯, 刘鹏飞, 张涛涛, 朱德勇. Z形纤维增强复合材料层压板固化变形分析[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 84-90.
[12]	宋贵宾, 黄光启, 杨胜春. 复合材料层压板胶接挖补修理分析方法及影响因素研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 91-96.
[13]	王耀, 邵丹丹, 雷炳育. 共沉淀析出-热压技术制备高储能性能复合材料薄膜[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 97-102.
[14]	张仲香, 刘宝锋, 方晨鑫, 陈文光, 顾育慧, 李军向. 沙戈荒环境下风电叶片中复合材料耐高温性能研究[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 103-107.
[15]	邓忠, 支亚非, 程家林, 杨文. 太阳能无人机机翼复合材料主梁铺层优化[J]. 复合材料科学与工程, 2024, 0(3): 108-112.