论文部分内容阅读
随着飞行器飞行速度的不断提升,对飞行器材料耐高温性能、力学性能和轻质要求越来越高。蜂窝夹层结构材料是一种高效的轻质、高强、高刚度材料,既可用作结构件,也可用于隔垫、降噪等功能件的制造。但目前国内应用较多的铝蜂窝和芳纶蜂窝耐温等级在200℃以下,而金属蜂窝密度高,均无法满足结构耐热、结构减重的应用需求。我国对轻质耐300℃高温蜂窝的应用需求尤为迫切。本文主要探究了耐高温聚酰亚胺玻璃钢蜂窝芯的制备工艺。本文首先开展了玻璃纤维织物的预处理工艺探究。通过试验确定BTDA-ODA树脂合成工艺为:反应温度为0℃,反应时间为5hr,酸酐:二胺=1.02。当BTDA-ODA树脂含量为4.0wt%7.0wt%时,试验制备得到的预处理织物平整光滑,没有出现透胶现象。将BTDA-ODA树脂与SW110玻璃布复合制备复合材料,在300℃下,其弯曲强度为184MPa,保持率为50.4%;层间剪切强度为151.MPa,保持率为43.3%。试验表明预处理树脂BTDA-ODA与玻璃纤维具有良好的力学性能。其次开展了耐高温蜂窝芯条胶的制备研究。试验通过在原树脂中添加10wt%的TPPI树脂,得到的树脂在300℃下拉剪强度达到6.58MPa,与原树脂相比提高了11.34%;冲击强度由23.18MPa提高到27.5MPa。同时在树脂体系中添加了2wt%的纳米无机填料,树脂在300℃下的拉剪强度达到8.17MPa,提高了24.2%,芯条胶的高温力学性能进一步得到提高,最终获得耐高温芯条胶XTJ-300。通过动态DSC测得XTJ-300芯条胶的起始固化温度为195.8℃,固化峰顶温度为254.1℃,固化终止温度为305.4℃。固化反应速率方程为:dα/d t=2.57×106exp（﹣13663.7/T）（1﹣α）0.9507。结合XTJ-300的固化动力学特征和黏温特性,研究了固化压力和固化时间对蜂窝性能的影响,最终确定芯条胶的固化制度为:RT→140℃160℃/30min,加压0.60.8MPa→250℃270℃/2h。最后开展了蜂窝芯子浸渍及固化工艺研究和蜂窝芯子性能表征。随着浸渍树脂比重的增大,蜂窝芯子的容重也逐渐增大。当固化升温速率相对较快时,树脂亚胺化加快,小分子放出速率块,从而出现严重的树脂鼓泡现象。当固化升温速率降为0.5℃/min,浸渍树脂比重为0.94时,制得的蜂窝芯子密实,光滑。研究掌握了浸渍树脂固化温度、固化时间对蜂窝芯子性能的影响规律,并确定KH308固化温度为300320℃,固化时间为34h。300℃下,试验制得的蜂窝芯子的平压强度为2.13MPa,L向剪切强度为1.17MPa,W向剪切强度为0.62MPa。研究结果表明新研制的蜂窝芯子力学性能优于国内同类材料,性能与国外的同类材料接近,为实际工程应用奠定了材料和工艺基础。