汽車(chē)件快速成型復(fù)合材料用高溫韌性環(huán)氧樹(shù)脂體系的研制
碳纖維復(fù)合材料要真正應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域,必須適應(yīng)高產(chǎn)量汽車(chē)生產(chǎn)的成本和生產(chǎn)速度,因此對(duì)復(fù)合材料的規(guī)模化、自動(dòng)化、快速成型技術(shù)提出了更高的要求。高效率批量化生產(chǎn)要求新型的快速固化成型環(huán)氧樹(shù)脂復(fù)合材料。其中主要涉及到的是預(yù)浸料的模壓成型工藝:利用固化時(shí)間在2~5min的環(huán)氧樹(shù)脂預(yù)浸料模壓成型工藝生產(chǎn)。首先使用2~3分鐘即可硬化的環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維制造預(yù)浸料,然后再放入模具加熱,在3~10MPa的高壓下沖壓成型。成型周期僅為約10分鐘,在熱硬化性CFRP中生產(chǎn)效率上佳。 北京化工大學(xué)先進(jìn)材料研究院中心將化學(xué)流變學(xué)理論應(yīng)用于碳纖維預(yù)浸料專(zhuān)用樹(shù)脂體系的設(shè)計(jì)指導(dǎo)通過(guò)流變學(xué)調(diào)控樹(shù)脂體系的初始粘度,實(shí)現(xiàn)樹(shù)脂對(duì)纖維的充分浸潤(rùn)。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)降低預(yù)浸料的樹(shù)脂流動(dòng)度,提高預(yù)浸料的工藝性能。已申請(qǐng)專(zhuān)利6項(xiàng)。在工藝設(shè)備創(chuàng)新方面,采用雙行星雙動(dòng)力的攪拌方式,低速運(yùn)轉(zhuǎn)的行星攪拌錨使物料上下翻動(dòng)混合,高速運(yùn)轉(zhuǎn)的行星分散盤(pán)使物料產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞和剪切。課題組充分利用北京化工大學(xué)的高分子學(xué)科優(yōu)勢(shì),基于國(guó)產(chǎn)碳纖維的產(chǎn)能擴(kuò)張,結(jié)合不同級(jí)別國(guó)產(chǎn)碳纖維(T300、T700、T800) 的表面特性,自主設(shè)計(jì)了不同耐溫等級(jí)的環(huán)氧樹(shù)脂體系,開(kāi)發(fā)了系列化(80、90、100、120、180度)的預(yù)浸料專(zhuān)用樹(shù)脂體系,以開(kāi)拓國(guó)產(chǎn)碳纖維的下游加工應(yīng)用。 在快速固化耐高溫韌性環(huán)氧樹(shù)脂體系的研制方面,環(huán)氧樹(shù)脂分子設(shè)計(jì)需要滿(mǎn)足幾個(gè)條件,1、含有噁唑烷酮環(huán)的環(huán)氧樹(shù)脂固化后不僅具有較好的耐熱性,其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和熱分解溫度亦高于純環(huán)氧樹(shù)脂和其他的傳統(tǒng)環(huán)氧熱固性材料。2.具備出色的電氣絕緣性能,物理機(jī)械性能。3.噁唑烷酮結(jié)構(gòu)極性基團(tuán)的存在使得環(huán)氧樹(shù)脂與碳纖維的粘結(jié)強(qiáng)度增加。4.聚氨酯柔性鏈的存在,使得樹(shù)脂的柔韌性提高。固化體系設(shè)計(jì)包括:固化劑的液化改性;儲(chǔ)存穩(wěn)定性;吸水性;分散性。MHT150-PN預(yù)浸料樹(shù)脂是中高溫固化快速成型的阻燃環(huán)氧樹(shù)脂體系,具有高耐熱、環(huán)保阻燃和高韌性等特點(diǎn),主要用于汽車(chē)件等快速固化預(yù)浸料領(lǐng)域,具有優(yōu)異的操作性及貼合性。
北京化工大學(xué)
2021-02-01