热熔酚醛树脂/玻璃纤维层压板的固化特性及工艺优化

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作   者：

陈栋梁;  雷子萱;  徐力;  陈双;  刘育红;  强军锋; 

作者机构：

西安科技大学材料科学与工程学院;  西安交通大学化学工程与技术学院; 

关键词：

酚醛树脂;  固化制度;  复合材料;  有限元;  残余应力; 

期刊名称：

材料导报

i s s n：

1005-023X

年卷期：

2024 年 38 卷 016 期

页   码：

288-295

摘   要：

酚醛树脂复合材料被广泛应用于航空航天等领域,但固化后存在大量残余应力,导致材料力学性能下降.为了减少残余应力,提高改性酚醛树脂/玻璃纤维(MPF/GF)层压板的综合性能,通过建立有限元模型,详细讨论传热-固化、流动-压实和应力-变形模型,调整复合材料的固化制度,制备得到力学性能优良的复合材料.采用n级动力学模型和自催化模型建立了 MPF/GF预浸料的固化反应动力学方程,研究了 MPF的比热、黏度、玻璃化转变温度(Tg)、热膨胀系数(CTE)和化学收缩系数(CCS)等物理参数与温度和固化程度(α)的关系.通过计算不同制度下MPF/GF复合材料的温度梯度和α,使用三维有限元软件得到一个优化的固化制度.与传统的固化制度相比,基于优化后的固化制度获得的MPF/GF复合材料的残余应力从32.10 MPa降低到25.98 MPa,降低了 19.07%;玻璃化转变温度从290.25 ℃升高到304.18 ℃;玻璃态储能模量从3.89 GPa增加到4.21 GPa,提升了 8.22%;橡胶态的储能模量从32.36 MPa增加到51.57 MPa,提升了 59.36%.