摘要
碳纤维复合材料由于拥有超高的力学强度、较低的密度、良好的抗疲劳性能等优点，目前被广泛应用于诸多领域当中。但碳纤维复合材料长达数小时的制造周期严重制约了其短周期、大批量的生产，同时还会引起制造工艺流程中能源消耗大、设备利用率低等问题，导致产品成本提升。近年来，如何制备出适用于碳纤维复合材料短周期制造工艺的快速固化环氧树脂体系成为碳纤维复合材料领域的研究热点之一。本工作设计合成了一种新型曼尼希碱固化剂，在固化剂中引入腰果酚结构的同时，通过威廉姆逊醚化法除去了酚羟基，并将其应用于快速固化树脂体系当中，然后对该树脂体系的产品性能与工艺性能进行了一系列探究，具体如下: (1)以纯天然、可再生的腰果酚为原料，采用威廉姆逊醚化法和曼尼希反应，成功制备出了一类新型改性曼尼希碱固化剂(CBEM-x),对该类固化剂进行研究,发现改性曼尼希碱固化剂相比未改性曼尼希碱固化剂,在维持原有固化产物力学性能的前提下，粘度降低了86％,同时低温反应性大幅降低。并从改性曼尼希碱固化剂中优选出综合性能最佳的CBEM-4进行后续快速固化树脂体系的制备。 (2)采用2-乙基-4-甲基咪唑与CBEM-4复配作为固化剂，E51作为树脂基体,按照不同配比制备了一系列新型快速固化环氧树脂体系(MRC-x),并对其性能进行探究，从中优选出综合性能最佳的MRC-2体系，该体系拥有良好的力学性能，较高的玻璃化转变温度，同时还能在130℃的固化温度下5min内固化。与未经曼尼希改性的快速固化环氧树脂体系(URC)相比，降低了低温下的反应活性，冲击强度提升了61.4％。 (3)对优选出的MRC-2体系进行温度-时间-转变图的构建，综合适用期、粘度、固化速率等多方面因素考虑，最终确定该体系注射温度为60℃,固化温度为130℃,固化时间为5min,可以适用于HP-RTM工艺中，并制备碳纤维复合材料，发现MRC-2体系碳纤维复合材料与URC体系碳纤维复合材料相比，拥有更好的浸润性，生产出的碳纤维复合材料缺陷较少，层间剪切强度与弯曲性能更高。
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