低黏度灌注环氧树脂体系工艺性能研究

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1、第2期圣言汽论搂N0．22014年6月DONGFANGTURBINEJun．2014一70表20和b对的拟合公式与参数值从表2中可以看出，使用式(2)、式(3)进行模拟合公式a(T)=m+rdT拟的调整Rz数值均大于0．99．这说明拟合公式拥一有很高的匹配度口()：一20．55+r_：4_(2)拟合公式b()=u／T+vxexp(w／T)6()：一+2．4347×lO~exp(一)(3)一0．17652．4347xl06将式(2)、式(3)代人式(1)，即可得到灌注树-5885．1571脂体系在等温条件下黏度随时间的变化关系为：0．99967n(T

2、，)=exp[一20．55++(一+2．4347×106xexp(一))t】(4)人们常常使用达西定律来描述多孔介质中流()=妨(6)体的流动性．该定律也同样适合用于描述灌注环从式(6)中可以看出，灌注树脂的流动速率与氧树脂体系在增强材料中的流动性．其表达式如其黏度成反比，黏度越大流动速率越慢。由S--VXt下【l：可知，t=x时灌注树脂的流动距离s(T，)的表达式=(+pgsin0)(5)为：式中．为流体流动速率：为多孔介质的渗s(，)=f(，t)dt(7)透率；A为流动截面积；叼为流体黏度；P为压将式(1)、式(6)代人式(7)可得：力；为流动

3、方向距离；P为流体密度；g为重力常数：0为流动方向与水平方向的夹角。为简化分=×f一专]㈣析，认为K、A、P、L、P和0等与灌注树脂性能将式(2)、式(3)代人式(8)，可以得出E230E／无关的参数为固定值，即KA=(等+pgsin0)=C。，E234H灌注树脂的流动距离s与温度、灌注时间C为常数。此时式(5)的表达式变为：t之间的关系，如式(9)所示。甄C—I×{f谭1一乎1j1(9)通过式(9)可以计算出任意给定温度和灌注下s／C。与t之间的关系曲线，从图中可以得出以时间t条件下，灌注树脂的流动距离s与常数C。下结论：在等温条件下，灌注温度越

4、高，其灌注之间的关系。图5是根据式(9)绘制出的不同温度树脂的初始流动速率越大，最远流动距离越远。·7l·第2期圣玄汔粉揍No．22014年6月DONGFANGTURBINEJun．2014e根据式(12)可以作出黏度为2000mPa·s时树脂的流动距离与温度的变化曲线，如图6所示。图5不同温度下树脂流动距离与时间的关系由于在模拟假设中未考虑凝胶效应带来的影响，从式(9)可以看出，当时间t趋于无穷大时，树脂达到最远流动距离。为便于分析，定义时间t。为树脂流动距离达到最远流动距离的90％时所需的时间，叼为此时的树脂黏度。从图5中可以看出．树脂流动距离

5、越接近最远流动距离时其流图6不同温度下树脂黏度达到2000mPa·s时的流动距离动速度越慢。可以近似地认为t为灌注树脂的可操作时间，叼为灌注树脂的最高可灌注黏度。从图6可以明显看出．灌注温度越高．树脂由式(4)、式(9)，可以计算出：黏度达到2000mPa·s时的流动距离越远．越有利寺ln10于树脂的灌注这与根据黏度等高线判断方法得n—————————一)(1W0)T+2．4347x106xexp(5885．16一到的最佳灌注温度不同．这是由于黏度等高线的T判断方法中未考虑黏度对灌注速率的影响叼n9=lOxexp(一20．55+)(11)事实上．在

6、灌注树脂体系的实际使用中发现根据式(10)、式(11)，可以计算出不同灌注温并非灌注温度越高越好，这主要是因为本研究是度下树脂的可操作时间以及此时的最高可灌注黏在等温的前提下进行的．忽略了反应放热带来的度。影响。与实际情况存在如下偏差：(1)反应放热导对E230E／E234H灌注环氧树脂体系．通常在致灌注时树脂的实际温度比灌注环境温度高．此室温条件下进行灌注，根据式(11)可以计算出25时与等温条件存在偏差：树脂体系的黏度随时间。【=下的最高可灌注黏度为2130mPa·s。从式(6)的增大速率更快。可操作时间更短；(2)温度越高可知．灌注树脂的流动

7、速率与其黏度成反比．黏树脂体系的黏度越小。灌注速率越快，过快的灌度越大流动速率越慢，若树脂黏度高于该温度．注速率可能导致树脂对玻璃纤维布等增强材料的其流动速率将会继续降低。因此，可近似认为该浸润程度不够．由于树脂与增强材料之间的界面灌注树脂体系的最高可灌注黏度为2000mPa．s．作用力较小导致复合材料的综合性能较差：(3)树高于前述等高线判定可操作时间所设定的黏度脂体系的用量越大。灌注温度越高。放热峰温度500—1000mPa·s。越高．过高的放热峰温度可能会导致树脂体系出当黏度为2000mPa．s时，由式(9)可计算出现焦化现象．直接影响最终产

8、品性能。由于放热此时灌注树脂的流动距离s与温度之间的关系峰温度不仅与树脂体系性能有关。还与树脂用量、·72·