酚醛树脂PBO纤维单向复合材料的制备及性能.pdf

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1、刘丹丹，等：酚醛树J]~／PBO纤维单向复合材料的制备及性能35酚醛树f]~／PBO纤维单向复合材料的制备及性能刘丹丹郭庆时(长江大学机械工程学院，荆州434023)摘要利用聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维与酚醛树脂制备先进复合材料，研究该单向复合材料的层间剪切性能、弯曲性能、冲击性能和动态力学性能，并分析该复合材料的吸湿脱湿行为和热氧老化行为。酚醛树)JR／PBO纤维单向复合材料的层间剪切强度为21．25MPa，弯曲强度为439．53MPa，弯曲弹性模量为50．11GPa。关键词PBO纤维单向复合材料酚醛树脂PBO纤维具有优

2、异力学性能、耐热性能和阻燃含量为40％±2％，在室温下干燥24h制得预浸料，性，被视为航空、航天、国防、星球探测等领域中先进然后将预浸料单向逐层叠放，置于模具后分段固化。结构复合材料的新一代纤维¨J。但其表面光滑，为防止样品粘模，在上下层夹板和样品间铺聚四氟表面活性低，化学惰性极强，与树脂基体粘接强度乙烯膜，在120~C固化80min，l3O℃固化40min，差，严重限制了其在高性能复合材料中的应用。笔160℃固化35min，最后在15MPa压力下170oC固者前期针对PBO纤维的表面惰性采用各种方法进化90min。保压冷却到

3、室温，取出样品备用。行改性，但主要停留在单纤维的改性及单丝拔出试1．4酚醛树)]~／PBO纤维单向复合材料板力学性验这类微复合材料的性能表征上。为进一步了能测试解PBO纤维增强树脂复合材料的各种性能，笔者研剪切性能按JC／T773—1996测试，试样尺寸为究了其增强酚醛树脂单向复合材料的力学性能、吸20mm×6mm×2．2mm，试样跨距为10mm，加载速湿脱湿行为和热氧老化行为。度1mm／min；1实验部分弯曲性能按GB／T3356—1999测试，试样尺寸1．1原材料为120mm×12．5mm×2．2mm，试样跨距为80PBO

4、纤维：AS型，日本东洋纺公司，用无水乙醇mm，加载速度4mm／min；浸泡24h后用蒸馏水清洗，干燥备用；冲击强度按GB／T1843—2008标准进行测试，酚醛树脂：中国兵器工业集团第五三研究所。试样尺寸为63．5mm×12．7mm×4mm，缺口深度1．2仪器及设备为2mnl，缺口角度为45。；缠绕机：自制；动态力学性能“利用单臂法进行测试，频率电热恒温鼓风干燥箱：DHG一90535一III型，上5Hz，升温速度5~C／min，振幅100txm，动态力3．5海新苗医疗器械制造有限公司；N；万能材料试验机：Sintech2／DL

5、型，美国MTS公样品的切割采用奥力创水刀：喷口直径0．3司；mm，速度100mm／min，压力300MPa。台式电子万能材料试验机：5566型，美国In．1．5酚醛树)~／PBO纤维酚醛树／I~／PBO纤维单向stron公司；复合材料微观形貌的分析冲击试验机：IMPats15／25／50型，瑞典Pendu．将复合材料断面喷金处理，用扫描电子显微镜1um公司；进行观测，测试电压：10kV。动态热机械分析仪：DMA242C型，德国Netzsch1．6酚醛树)~／PBO纤维单向复合材料的吸湿脱公司；湿行为和热氧老化失重率的测定扫描电

6、子显微镜：1530VP型，德国LEO公司。吸湿前试样置于80℃烘箱下干燥至恒重，然后1．3酚醛树~／PBO纤维单向复合材料板的制备将试样浸泡在室温或80％的去离子水中，用电子天将酚醛树脂和无水乙醇以1-1的质量比室温下平称重，跟踪试样的质量变化，用式(1)计算任意时充分搅拌。将PBO纤维于缠绕机上单层单向缠绕在聚乙烯筒上，然后涂覆酚醛树脂溶液，控制其树脂收稿日期：2011-07-2636工程塑料应用20I1年，第39卷，第lO期刻试样的湿含量()：式密切相关。材料的动态力学行为指材料在交变应一力(或应变)作用下的应变(或应力)

7、响应。动态力R(t)=—『_(1)W0学热分析可以测定材料在一定条件(温度、频率、应式中：为置于水中时间t后试样的质量；Wo为试样力或应变水平、气氛与湿度等)下的刚度与阻尼，以的初始质量，即干态质量。及材料的刚度与阻尼随温度、频率或时间的变化，获将已进行吸湿试验的试样置于8O的真空烘得与材料的结构、分子运动、加工与应用有关的特征箱脱湿，称重，跟踪试样的失重随脱湿时间的变化。参数。复合材料的破坏模式受纤维、基体及界面性用电子天平跟踪脱湿过程中试样的质量，按式(2)质的控制。一般而言，复合材料的破坏是一个损伤计算不同时间下的脱湿率

8、L(t)。的产生、累积和扩展的过程，这种损伤的发展过程对一材料的动态力学性能影响很大，而且在不同的应变L(t)=一(2)W0率和加载方式下损伤的模式和演化又有所不同。式中：Wo和分别表示试样的起始质量与脱湿t小图1为酚醛树脂／PBO纤维单向复合材料板的时后的质量。储能模量。动