玻璃纤维/环氧树脂层压板DVD成型工艺与性能研究

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双真空袋压实(Double Vacuum Debulking,DVD)工艺是目前一种较为先进的非热压罐(Out-of-Autoclave,Oo A)工艺,弥补了热压罐工艺的不足,在大厚度复合材料层压板的应用上更具前景。本文主要以DVD工艺制备玻璃纤维/环氧树脂复合材料层压板为研究对象,采用差示扫描量热法(Differential Scanning Calorimetry,DSC)、热重-质谱联用分析、凝胶时间测试对DVD工艺树脂固化行为进行研究,获得DVD工艺参数;开发DVD工艺最高铺层数,探究孔隙率随层数的变化规律,分析孔隙形状、尺寸、分布规律与形成机理;研究不同湿热环境下吸湿前后的力学性能对比,分析破坏模式和机理,观察比较断口形貌。相关结论如下:(1)对其固化行为进行了动力学分析,得出了n级动力学方程:(9(9=9.96×108×0)-75.73/1-(9 0.92。玻璃纤维/环氧树脂预浸料DVD固化工艺为105℃/30min+127℃/50min。在孔隙率方面,DVD工艺明显低于单真空袋成型工艺(Single Vacuum Bag,SVB)。DVD工艺最高铺层数为36层。(2)干态环境下,三种工艺的拉伸强度大小为:热压罐工艺>DVD工艺>SVB工艺;三种工艺的层间剪切强度大小为:热压罐工艺>DVD工艺>SVB工艺。在孔隙率<4%时,每增加1%体积分数的孔隙率,层剪强度下降8%,在孔隙率≥4%时,每增加1%体积分数的孔隙率,层剪强度的下降幅度更大,最大为16%。(3)湿热试验结果表明70℃水浸与70℃/85%RH环境的吸湿曲线趋势相似,满足Fick第二定律。三种工艺受湿热的影响大小为:SVB工艺>DVD工艺>热压罐工艺。在较高的湿度条件下,平衡吸湿量较大,吸湿速率较高。同一层数下,平衡吸湿量相近时,随着孔隙率的增加,吸湿速度提高,扩散系数也随之上升。(4)湿热环境下,随着孔隙率的增加,三种工艺制备的层压板吸湿前后层间剪切强度保留率均降低,热压罐工艺普遍偏高,DVD工艺次之,SVB工艺最差。(5)70℃水浸和70℃/85%RH环境下,孔隙率对层间剪切强度的影响程度不同。当孔隙率<4%时,每增加1%体积分数的孔隙率,层剪强度分别下降12%和9%;当孔隙率≥4%时,每增加1%体积分数的孔隙率,层剪强度的下降幅度最大分别为23%和18%。
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