由于具有高強(qiáng)度、高模量、低密度等優(yōu)點(diǎn)，碳纖維成為當(dāng)前最重要的高性能纖維。碳纖維復(fù)合材料已廣泛應(yīng)用在航空航天、海洋、汽車、體育器材等領(lǐng)域。在西方發(fā)達(dá)國(guó)家，當(dāng)前最佳的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)殼體幾乎全部采用碳纖維復(fù)合材料；2006年2月正式下水的美國(guó)“短劍”(M80Stiletto)高速隱形快艇，由于使用了全碳纖維復(fù)合材料船身，比傳統(tǒng)的鋼鐵外殼更結(jié)實(shí)，更輕巧。“短劍”全重不超過(guò)500t，速度可達(dá)50km/h。最近西安航天復(fù)合材料研究所，以TDE-85樹脂和AFG-90樹脂為主體樹脂，混合芳香胺為固化劑，研究了一種適合于碳纖維復(fù)合材料濕法纏繞成型的樹脂配方。據(jù)專家介紹，該樹脂的黏度低、適用期長(zhǎng)，其澆鑄體具有優(yōu)異的力學(xué)性能，用其制備的T-700碳纖維纏繞復(fù)合材料界面粘接好，NOL環(huán)層間剪切強(qiáng)度達(dá)到66.8MPa，拉伸強(qiáng)度達(dá)到2.44GPa。
據(jù)悉試驗(yàn)所用主要原材料有：TDE-85環(huán)氧樹脂、環(huán)氧值0.85；AFG-90環(huán)氧樹脂、環(huán)氧值0.85～0.90，6360、660環(huán)氧活性稀釋劑，均由藍(lán)星新材料無(wú)錫樹脂廠提供；DDM(二氨基二苯甲烷)，化學(xué)純，上海三愛思試劑有限公司；E-300(硫代甲基甲苯二胺)，美國(guó)乙基公司；T-700碳纖維，日本東麗公司。專家介紹了澆鑄體的制備：將環(huán)氧樹脂、稀釋劑、固化劑按照TDE-85：AFG-90：6360：660：固化劑=100：40：15：7．5：62的配比混合均勻，澆鑄到標(biāo)準(zhǔn)模具中，在烘箱中按照90℃/2h+130℃/3h+160℃/3h的條件固化，升溫速率是1℃/s。隨后是復(fù)合材料的制備——其中單向板制備：樹脂膠液配好，在模具上纏繞300mm×300mm×2mm單向平板，然后固化(固化條件與相應(yīng)樹脂澆鑄體同)，切割至規(guī)定的尺寸、NOL環(huán)制備：將配好的膠液倒人浸膠槽，恒定張力2.5N，在DSC-1型纏繞機(jī)進(jìn)行NOL環(huán)纏繞成型，固化工藝與相應(yīng)樹脂澆鑄體相同。
然后專家進(jìn)行了分析測(cè)試——按相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量澆鑄體及其定向復(fù)合材料和NOL環(huán)的各項(xiàng)力學(xué)性能。專家介紹說(shuō)，專家著重討論了樹脂基體配方設(shè)計(jì)、樹脂澆鑄體的性能、樹脂膠液的黏度和適用期、T-700碳纖維復(fù)合材料的性能。采用TDE-85和AFG-90環(huán)氧樹脂作為主體樹脂，E-300和DDM共同做固化劑，研制的H001配方，室溫下黏度低，適用期在12h以上；澆鑄體具有強(qiáng)度高、模量大、韌性好等優(yōu)點(diǎn)，斷裂伸長(zhǎng)率超過(guò)6%；濕法纏繞成型時(shí)與T-700纖維浸潤(rùn)性好，制造的復(fù)合材料界面性能突出，強(qiáng)度高，能充分發(fā)揮碳纖維的性能。纏繞成型已經(jīng)被認(rèn)為是低成本制造高性能碳纖維復(fù)合材料的首選方法之一，其制備的復(fù)合材料制品的性能取決于組分性能、制品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，纖維與基體之間的界面性能等。隨著碳纖維性能的提高，開發(fā)高性能樹脂基體，提高纖維強(qiáng)度轉(zhuǎn)化率，已成為碳纖維復(fù)合材料研究領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn)。
|