CF/硅树脂预浸料制备及改善硅树脂耐热性研究

有机硅树脂是一种兼具无机材料优异耐热性和高分子材料良好加工性能的材料,由于其优异的综合性能被广泛应用航空航天领域。预浸料是一种复合材料制备中间体,由于其能够改善复合材料的生产环境及提高复合材料性能稳定性而得到了广泛应用,目前硅树脂尚无相关方面的研究;硅树脂复合材料的耐热性需要进一步改善以满足航空航天领域对复合材料越来越高的耐热性需求。通过研究各项工艺参数对硅树脂预浸料性能的影响,最终得出满足复合材料树脂含量的最佳辊间距为1.1mm,满足预浸料粘性以及流动度要求的温度与停留时间最佳组合是110℃/210s,预浸料最佳浸胶次数为2次,预浸料的储存时间为26d。通过测定不同升温速率条件下的DSC(差示扫描量热法)曲线研究卡硼烷对甲基苯基硅树脂固化过程的影响,实验表明,卡硼烷的添加使甲基苯基硅树脂的起始固化温度、峰值固化温度以及固化终止温度分别从149.1℃、180.3℃和208.5℃降至112.5℃、144.5℃和176℃,同时也使甲基苯基硅树脂固化活化能从50.53KJ/mol降低至32.44KJ/mol。固化活化能的降低,可以使甲基苯基硅树脂的固化变得更为容易。采用热失重的方法,研究卡硼烷对甲基苯基硅树脂耐热性的影响,结果表明,卡硼烷的添加使甲基苯基硅树脂的热分解温度明显提高,热失重率降低,分解活化能提高。热失重分析结果表明添加卡硼烷改性之后甲基苯基硅树脂的耐热性得到明显改善。研究了甲基苯基硅树脂复合材料的常温层间剪切强度(ILSS)及高温层间剪切强度和常温弯曲强度及高温弯曲强度。结果显示在常温条件下,添加卡硼烷对甲基苯基硅树脂复合材料的层间剪切强度和弯曲强度基本没有影响;经过300℃热处理之后,复合材料的层间剪切强度和弯曲强度基本不变;当热处理温度提高至500℃时,复合材料的层间剪切强度和弯曲强度的保留率明显提高,表明卡硼烷的添加可以有效提高甲基苯基硅树脂复合材料高温力学性能。