發(fā)布時(shí)間：2020-11-19 14:21

　　 隨著飛行器飛行速度的不斷提升,對(duì)飛行器材料耐高溫性能、力學(xué)性能和輕質(zhì)要求越來越高。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料是一種高效的輕質(zhì)、高強(qiáng)、高剛度材料,既可用作結(jié)構(gòu)件,也可用于隔墊、降噪等功能件的制造。但目前國(guó)內(nèi)應(yīng)用較多的鋁蜂窩和芳綸蜂窩耐溫等級(jí)在200℃以下,而金屬蜂窩密度高,均無法滿足結(jié)構(gòu)耐熱、結(jié)構(gòu)減重的應(yīng)用需求。我國(guó)對(duì)輕質(zhì)耐300℃高溫蜂窩的應(yīng)用需求尤為迫切。本文主要探究了耐高溫聚酰亞胺玻璃鋼蜂窩芯的制備工藝。本文首先開展了玻璃纖維織物的預(yù)處理工藝探究。通過試驗(yàn)確定BTDA-ODA樹脂合成工藝為:反應(yīng)溫度為0℃,反應(yīng)時(shí)間為5hr,酸酐:二胺=1.02。當(dāng)BTDA-ODA樹脂含量為4.0wt%~7.0wt%時(shí),試驗(yàn)制備得到的預(yù)處理織物平整光滑,沒有出現(xiàn)透膠現(xiàn)象。將BTDA-ODA樹脂與SW110玻璃布復(fù)合制備復(fù)合材料,在300℃下,其彎曲強(qiáng)度為184MPa,保持率為50.4%;層間剪切強(qiáng)度為151.MPa,保持率為43.3%。試驗(yàn)表明預(yù)處理樹脂BTDA-ODA與玻璃纖維具有良好的力學(xué)性能。其次開展了耐高溫蜂窩芯條膠的制備研究。試驗(yàn)通過在原樹脂中添加10wt%的TPPI樹脂,得到的樹脂在300℃下拉剪強(qiáng)度達(dá)到6.58MPa,與原樹脂相比提高了11.34%;沖擊強(qiáng)度由23.18MPa提高到27.5MPa。同時(shí)在樹脂體系中添加了2wt%的納米無機(jī)填料,樹脂在300℃下的拉剪強(qiáng)度達(dá)到8.17MPa,提高了24.2%,芯條膠的高溫力學(xué)性能進(jìn)一步得到提高,最終獲得耐高溫芯條膠XTJ-300。通過動(dòng)態(tài)DSC測(cè)得XTJ-300芯條膠的起始固化溫度為195.8℃,固化峰頂溫度為254.1℃,固化終止溫度為305.4℃。固化反應(yīng)速率方程為:dα/d t=2.57×10~6exp(﹣13663.7/T)(1﹣α)~(0.9507)。結(jié)合XTJ-300的固化動(dòng)力學(xué)特征和黏溫特性,研究了固化壓力和固化時(shí)間對(duì)蜂窩性能的影響,最終確定芯條膠的固化制度為:RT→140℃~160℃/30min,加壓0.6~0.8MPa→250℃~270℃/2h。最后開展了蜂窩芯子浸漬及固化工藝研究和蜂窩芯子性能表征。隨著浸漬樹脂比重的增大,蜂窩芯子的容重也逐漸增大。當(dāng)固化升溫速率相對(duì)較快時(shí),樹脂亞胺化加快,小分子放出速率塊,從而出現(xiàn)嚴(yán)重的樹脂鼓泡現(xiàn)象。當(dāng)固化升溫速率降為0.5℃/min,浸漬樹脂比重為0.94時(shí),制得的蜂窩芯子密實(shí),光滑。研究掌握了浸漬樹脂固化溫度、固化時(shí)間對(duì)蜂窩芯子性能的影響規(guī)律,并確定KH308固化溫度為300~320℃,固化時(shí)間為3~4h。300℃下,試驗(yàn)制得的蜂窩芯子的平壓強(qiáng)度為2.13MPa,L向剪切強(qiáng)度為1.17MPa,W向剪切強(qiáng)度為0.62MPa。研究結(jié)果表明新研制的蜂窩芯子力學(xué)性能優(yōu)于國(guó)內(nèi)同類材料,性能與國(guó)外的同類材料接近,為實(shí)際工程應(yīng)用奠定了材料和工藝基礎(chǔ)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)運(yùn)載火箭技術(shù)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TQ323.7;V25
【文章目錄】：
摘要
Abstract
引言
1 綜述
    1.1 熱塑性聚酰亞胺的研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.1.1 酮酐型聚酰亞胺
        1.1.2 聚酰亞胺的改性
        1.1.3 熱塑性聚酰亞胺的應(yīng)用
    1.2 熱固性聚酰亞胺及其復(fù)合材料的研究發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 熱固性聚酰亞胺及其復(fù)合材料國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.2 熱固性聚酰亞胺及其復(fù)合材料國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀
    1.3 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的國(guó)內(nèi)外研究與應(yīng)用現(xiàn)狀
        1.3.1 蜂窩芯子的種類及特點(diǎn)
        1.3.2 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)
            1.3.2.1 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的破壞模式
            1.3.2.2 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的研究進(jìn)展
            1.3.2.3 蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的應(yīng)用現(xiàn)況
    1.4 論文的研究意義及研究?jī)?nèi)容
        1.4.1 研究意義
        1.4.2 研究?jī)?nèi)容
2 超薄纖維織物預(yù)處理工藝研究
    2.1 引言
    2.2 試驗(yàn)原材料
    2.3 主要儀器及設(shè)備
    2.4 試驗(yàn)方法
        2.4.1 BTDA-ODA預(yù)處理樹脂的合成
        2.4.2 BTDA-ODA預(yù)處理樹脂的性能表征
        2.4.3 玻璃織物的預(yù)處理工藝
    2.5 試驗(yàn)結(jié)果與討論
        2.5.1 不同反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間對(duì)預(yù)處理樹脂黏度的影響
        2.5.2 不同單體配比對(duì)預(yù)處理樹脂黏度的影響
        2.5.3 BTDA-ODA紅外光譜分析
        2.5.4 BTDA-ODA示差量熱掃描分析
        2.5.5 BTDA-ODA/SW110 玻璃布層合板性能表征
        2.5.6 BTDA-ODA預(yù)處理樹脂含量對(duì)玻璃布抗彎剛度的影響研究
        2.5.7 BTDA-ODA預(yù)處理樹脂含量對(duì)蜂窩性能的影響研究
    2.6 本章小結(jié)
3 蜂窩芯條膠的制備及固化工藝研究
    3.1 引言
    3.2 試驗(yàn)原材料
    3.3 主要儀器及設(shè)備
    3.4 試驗(yàn)方法
        3.4.1 TPPI改性樹脂拉剪強(qiáng)度的測(cè)試
        3.4.2 沖擊強(qiáng)度的測(cè)試
        3.4.3 SEM測(cè)試
        3.4.4 蜂窩芯條膠的印制與固化工藝
        3.4.5 蜂窩芯條膠的示差量熱掃描熱測(cè)試
        3.4.6 蜂窩芯條膠的熱重分析
        3.4.7 蜂窩芯條膠的黏溫特性
        3.4.8 蜂窩芯子膠條分離強(qiáng)度的測(cè)定
    3.5 試驗(yàn)結(jié)果與討論
        3.5.1 熱塑性聚酰亞胺對(duì)樹脂拉剪強(qiáng)度的影響
        3.5.2 熱塑性聚酰亞胺對(duì)樹脂韌性的影響
        3.5.3 納米添加劑對(duì)樹脂拉剪強(qiáng)度的影響
        3.5.4 納米添加劑對(duì)芯條膠滲透性和流動(dòng)性的影響
        3.5.5 稀釋劑對(duì)芯條膠工藝性能的影響
        3.5.6 XTJ-300 芯條膠的固化動(dòng)力學(xué)研究
        3.5.7 XTJ-300 芯條膠的黏溫特性與熱重分析
        3.5.8 固化壓力對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        3.5.9 固化時(shí)間對(duì)蜂窩芯子性能的影響
    3.6 本章小結(jié)
4 蜂窩芯子的浸漬及固化工藝研究
    4.1 引言
    4.2 試驗(yàn)原材料
    4.3 試驗(yàn)儀器及設(shè)備
    4.4 試驗(yàn)方法
        4.4.1 蜂窩芯子的浸漬工藝
        4.4.2 浸漬后蜂窩芯子的固化工藝
        4.4.3 蜂窩芯子的性能表征
    4.5 試驗(yàn)結(jié)果與討論
        4.5.1 浸漬樹脂的比重對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        4.5.2 亞胺化升溫速率對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        4.5.3 固化溫度對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        4.5.4 固化時(shí)間對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        4.5.5 預(yù)處理樹脂含量對(duì)蜂窩芯子性能的影響
        4.5.6 耐高溫聚酰亞胺蜂窩芯子性能表征
        4.5.7 不同種類浸漬樹脂對(duì)蜂窩性能的初步研究
    4.6 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
攻讀博士（碩士）學(xué)位期間發(fā)表學(xué)術(shù)論文情況
致謝

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本文編號(hào)：2890098