航空航天用先进复合材料所采用的较成熟的增韧方法有橡胶增韧和热塑性树脂增韧[9 ～ 11]。环氧树脂基复合材料根据应用需要对环氧树脂进行阻燃改性达到应用部位的阻燃要求，相继开发出了很多阻燃改性环氧树脂的方法，有共混改性和反应性改性等[12 ～ 14]。
本文主要通过对中温固化环氧树脂进行增韧和阻燃改性获得满足要求的树脂。为此，研制了一种中温固化的环氧树脂体系3233B，它主要由双酚A环氧树脂、增韧剂、阻燃剂、固化剂和促进剂等成分组成，其预浸料可与蜂窝或泡沫直接固化制造夹层结构，无需加胶膜，粘结强度高。适用于热熔法工艺制备胶膜和预浸料，其预浸料粘性适中，贮存期长，具有良好的阻燃性和电性能。
本文主要对增韧和阻燃改性的3233B 环氧树脂体系性能及热压罐成型的3233B /EW250F 复合材料层压板和夹层结构进行力学性能、阻燃性能和电性能分析，并与BMS8-79 性能要求进行对比。
1· 实验部分
1. 1 主要原材料
3233B 阻燃环氧树脂体系: 北京航空材料研究院生产，符合Q/6S2373-2010 标准; EW250F 玻璃布: 其性能见表1，中材科技股份有限公司生产。
1. 2 仪器设备
48″热熔预浸机( 含胶膜机) ，德国进口; WDS-100 电子式万能试验机，济南试验机制造厂; Q10 差示扫描量热仪，美国TA 公司; Q800 动态机械热分析仪，美国TA 公司。
1. 3 测试方法
拉伸试验按ASTM D638 测试; 压缩试验按ASTM D695 测试; 层间剪切试验按ASTM D3846 测试; 长梁弯曲试验按AMS-STD401 测试; 滚筒剥离试验按ASTM D1781 测试; 平面拉伸试验按AMSSTD401测试。
1. 4 预浸料的制备
本文采用热熔两步法预浸工艺制备预浸料。首先利用热熔胶膜机制造出均匀、平整的3233B 树脂胶膜，第二步将胶膜与EW250F 玻璃布在热熔预浸机上复合浸渍，制备出符合指标要求的预浸料。其外观平整、粘性适中。预浸料物理性能满足表2要求。
1. 5 层压板和夹层板的制备
按力学性能所需层压板厚度要求将预浸料裁剪，按经向对经向铺贴，采用热压罐成型层压板和蜂窝夹层板。固化工艺: 室温抽真空，真空度不小于0. 075MPa; 起始加压，压力为0. 31 ± 0. 035MPa。当压力达到0. 103MPa 时真空嘴接通大气; 以0. 5 ～2. 0℃ /min 升温速率升温至125 ± 10℃，并保温90 ～105min; 自然冷却至60℃以下出罐。
2· 结果与讨论
2. 1 3233B 树脂体系的物理性能
2. 1. 1 粘度-温度曲线
升温速率为2℃ /min 时，测得的树脂体系粘温曲线见图1 所示。由图1 可以看出，该树脂体系的粘度变化比较平稳，在60 ～ 80℃范围内，粘度在9 ～60Pa·s 之间，可以很好地成膜。
2. 1. 2 凝胶时间-温度曲线
温度直接影响树脂体系凝胶时间的长短，而凝胶时间是影响固化工艺和贮存期的关键因素[9]。在不同温度下测试3233B 树脂的凝胶时间，凝胶时间-温度关系见图2。
由图2 结果可见，树脂体系在110℃下凝胶时间较长，反应速度较慢，说明树脂具有较长的潜伏期，适用于热熔法工艺制备胶膜。
2. 1. 3 DSC 分析
本文采用DSC 法研究了3233B 树脂固化体系在不同升温速率时的放热曲线，如图3 所示。由图3 可得到固化体系在不同升温速率时的固化放热峰的起始温度Ti、峰顶温度Tp、峰终温度Tf和反应热△H。
由图3 可知，对于树脂体系而言，当升温速率不同时峰温也不相同，升温速率越高放热峰的Ti也越高。采用外推法可求得升温速率为0℃ /min 时放热峰的Ti为113. 7℃、Tp为127. 4 ℃，以及Tf为194. 6℃，说明该树脂反应活性高、固化反应放热集中，适合于热压罐、ＲTM 等成型工艺，固化温度为125 ～ 130℃，是一种中温固化树脂体系。
2. 2 3233B /EW250F 玻璃布预浸料物理性能
3233B /EW250F 预浸料通过两步热熔工艺法制备。通过试验，在涂胶温度为65 ～ 70℃、涂胶速率为4 ～ 6m/min、浸渍速率为2 ～ 4m/min、浸渍温度为90℃、各辊间距恒定时，可得到符合标准指标的预浸料。预浸料的外观均匀平整、无干纱、粘性适中，其物理性能见表3。
从表3 结果可见，预浸料物理性能满足指标要求，外观和工艺性良好，满足复杂曲面制件对预浸料柔软性和粘性的要求。
2. 3 3233B /EW250F 玻璃布复合材料性能
用3233B /EW250F 玻璃布预浸料压制复合材料层压板，分别测试了它在常温、71℃ 及93℃ 下的拉伸、压缩及层剪性能，结果见表4。
由表4 可以看出，3233B /EW250F 玻璃布复合材料在不同温度条件下的性能均达到了指标要求，71℃及93℃下各项性能保持在80%左右。
2. 4 树脂体系复合材料玻璃化转变温度
增韧会影响复合材料的耐热性，而耐热性的好坏主要取决于复合材料玻璃化转变温度的高低[15]。采用DMA 法来测试3233B 树脂体系复合材料的玻璃化转变温度，结果见图4。
从图4 可见，复合材料的玻璃化转变温度在153℃左右。对于在125℃ 下固化的中温固化树脂来讲，耐热性比较好。
2. 5 3233B /EW250F 玻璃布复合材料夹层板性能
为考查3233B /EW250F 玻璃布预浸料与Nomex蜂窝的粘接性能，将上下各2 层预浸料铺叠好后，直接贴在蜂窝( NH1. 83-128-12. 7) 上，纬纱面与蜂窝接触，布的经向与试件最大尺寸及蜂窝的L 向平行，组装真空袋，结果见表5。
表5 结果说明，3233B /EW250F 预浸料的平面拉伸、长梁弯曲及滚筒剥离强度均达到技术指标要求，且直接可与Nomex 蜂窝进行共固化，具有良好的工艺性。
2. 6 阻燃性能
考查了3233B 树脂体系的阻燃性能，利用垂直燃烧仪测试了3233B /EW250F 玻璃布复合材料在施加火焰60s 后的自熄时间、烧焦长度及有无滴落物情况，试验结果见表6。
表6 结果表明，3233B /EW250F 复合材料的燃烧性能达到了指标要求，具有良好的阻燃性。
2. 7 电性能
对3233B /EW250F 层合板进行了9． 3GHz 频率下的介电性能测试，测试结果见表7。
表7 结果表明，3233B /EW250F 复合材料的介电性能满足BMS8-79 指标要求，具有良好的介电性能。
3· 结论
( 1) 3233B 树脂具有较好的工艺性，树脂的耐热性良好;
( 2) 采用热压罐法成型层压板的各项力学性能比较好，玻璃布预浸料夹层结构滚筒剥离强度高，可直接用于夹层结构，不需要胶膜;
( 3) 3233B /EW250F 玻璃布预浸料复合材料的阻燃性能和介电性能较好;
( 4) 3233B /EW250F 分别达到了波音公司的BMS8-79ADStyle 1581 Class3 Grade B 的技术规范要求。
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