【摘 要】
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环氧树脂基复合材料因为其低密度、高强度、易于加工等优点在航空航天以及各类轻质化需求领域得到广泛的应用。相较于传统热压罐固化技术,微波固化以其耗时短、能耗低、设备成本低的优点,具备更加广阔的应用前景。本文采用E-51环氧树脂,聚酰胺651与三乙烯四胺作为固化剂,玄武岩纤维和自制铁氧体为增强材料,KH-550作为表面改性剂,分别采用微波固化和热固化方法制备复合材料;应用正交实验优化实验过程,比较微波固
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环氧树脂基复合材料因为其低密度、高强度、易于加工等优点在航空航天以及各类轻质化需求领域得到广泛的应用。相较于传统热压罐固化技术,微波固化以其耗时短、能耗低、设备成本低的优点,具备更加广阔的应用前景。本文采用E-51环氧树脂,聚酰胺651与三乙烯四胺作为固化剂,玄武岩纤维和自制铁氧体为增强材料,KH-550作为表面改性剂,分别采用微波固化和热固化方法制备复合材料;应用正交实验优化实验过程,比较微波固化与热固化产物的力学性能的不同,优化了基体的配方组分。未加入铁氧体时,采用微波固化加热方式制得的样品质地均匀,表面无气泡,其拉伸强度为72MPa,比同配方热固化条件下的样品的拉伸强度提高31.4%。铁氧体含量在0-2.0wt%时,样品的拉伸强度呈先升后降的趋势,弯曲强度呈先降后升的趋势。当采用硅烷偶联剂KH-550对铁氧体进行表面改性时,其含量相对于铁氧体的含量对改性效果的影响更大,当偶联剂含量为铁氧体含量的3wt%时最佳。通过DSC研究,铁氧体含量增加对微波产物固化度的影响,铁氧体的增加能提高产物的固化度;通过FTIR分析探究并证明,微波固化与热固化产物相同,没有生成新的物质;通过SEM检测与分析,采用KH-550硅烷偶联剂能够有效改善铁氧体颗粒的分散性。在对微波固化工艺影响因素研究基础上,针对微波固化其自身加热无惯性等特点,为避免实验中遇到的不均匀加热导致的局部烧蚀现象产生。设计、研发并制造一种采用PLC控制加热功率与加热时间的多口馈能微波加热装置。在传统通过均匀微波场获得均匀加热的路线外,回归以试样加热均匀为设计目标,而保证在一个短周期内试样加热效果是均匀的。
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