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树脂转移模塑(RTM)是80年代引入我国的一项低成本、高效率生产复合材料的技术,可设计性强,能结合纤维编织及预成型技术制造复杂形状的制件,制品尺寸精度及表面光洁度高,模具制造与材料选择机动性强;模型的构件与管件易于实现局部增强;无需繁重劳动强度的手工铺层和真空袋塑过程,也无需运输和储存冷冻的预浸料;工作环境好,能耗低、工艺适应性强等。随着国外在航天、航空等领域研究的不断深入,RTM工艺整体制备低温用结构复合材料获得了广泛的应用。在选择低温用树脂体系时,一方面要求树脂体系满足RTM工艺要求(低粘度、活性适中);另一方面希望浇铸体的断裂延伸率高,在低温下保持较好的韧性,树脂浇铸体的拉伸强度和耐热性较高,在常温及以上温度保持较好的强度和模量。以上两者间存在着强化一方性能,会弱化另一方优势的矛盾。为解决以上难题,本研究开展了以下工作:(1)酚醛胺固化剂的制备与性能:以异佛尔酮二胺(IPDA)、聚醚胺(D230)、二氨基二苯甲烷(DDM)三种胺类固化剂为主要原料,进行曼尼希改性,得到系列化酚醛胺固化剂M-IPDA、M-D230、M-DDM。通过红外光谱表征了三种酚醛胺固化剂的分子结构;通过DSC动态固化曲线比较了不同固化体系的活性,IPDA、M-IPDA、D230、M-D230、DDM、M-DDM固化速度最大的温度Tp分别为:109.4℃、84.8℃、125.3℃、96.5℃、160.6℃、121.5℃;通过热性能分析了固化物的稳定性,IPDA、M-IPDA、D230、M-D230、DDM、M-DDM环氧固化物的玻璃化转变温度Tg分别为:123.2℃、82.3℃、77.3℃、56.4℃、141.2℃、88.8℃;通过力学性能对比了不同固化物的韧性,IPDA、M-IPDA、D230、M-D230、DDM、M-DDM环氧固化物的冲击强度(k J/m2)分别为95、110、116.2、123.9、67.2、82。结果表明:经改性后的胺类固化剂活性比相应的胺类高,粘度降低,韧性提高,其中M-D230粘度最低、活性适中、韧性最好。(2)液态芳胺ZZL的制备与表征:以邻乙基苯胺、苯胺、盐酸为原料制备了液态的DDM、MEDDM和DEDDM三元混合物,即液态芳胺ZZL固化剂,通过红外光谱表征了液态芳胺的分子结构。(3)-C-N-柔性链结构及咪唑端基的超支化固化剂的制备与表征:以三羟甲基丙烷、三乙醇胺、新戊二醇、咪唑丙烯酸酯加成物与二乙醇胺的酰胺化产物为核心分子,乙醇胺丙烯酸酯加成物在核心分子的基础上进行缩聚反应生成端羟基超支化聚酯,咪唑丙烯酸酯加成物与端羟基超支化聚酯反应得到-C-N-柔性链结构端咪唑基超支化聚酯。通过红外光谱表征了超支化固化剂的分子结构,说明制备的超支化固化剂符合所设计的固化剂分子结构。(4)RTM固化体系的制备及性能:将酚醛胺固化剂M-D230、液态芳胺ZZL、及系列超支化固化剂HBP-IM按质量比2:6:2复配,制得MCA-1、MCA-2、MCA-3、MCA-4四种RTM工艺环氧树脂体系固化剂。将复配的四种固化剂与双酚F环氧树脂按质量比33:100混合均匀,比较固化活性、固化物的热性能和力学性能。通过活性对比,四种不同固化体系的固化时间由短到长依次为MCA-1、MCA-3、MCA-4、MCA-2;通过MCA/环氧树脂固化物的Tanδ-温度图,可看出MCA-1、MCA-2、MCA-3、MCA-4与环氧树脂固化物的玻璃化转变温度Tg分别为127℃、146℃、158℃、116℃;通过环氧固化体系的DSC动态力学固化曲线,可看出MCA-1、MCA-2、MCA-3、MCA-4固化速度最大的温度Tp分别为:133℃、153℃、140℃、158℃。可得出结论RTM固化剂MCA-3环氧树脂固化物力学性能及热性能最优,MCA-3/环氧树脂固化体系的粘时曲线可以看出在55℃时,2h内粘度低于1000m Pa·s,具有2h的RTM工艺操作窗口。本研究的创新之处在于:本研究克服了传统环氧树脂固化体系不能同时满足RTM工艺要求及固化物高强高韧要求的难题,通过对自制的三种固化剂(液态芳胺ZZL、M-D230、超支化固化剂HBP-IM系列)进行复配应用,得到环氧树脂固化剂MCA体系,应用于RTM工艺,得到的固化物在强度和韧性上可超过进口固化剂异佛尔酮二胺,具有在航天航空材料中应用的潜力。