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碳纤维复合材料要真正应用于汽车领域,必须适应高产量汽车的生产成本和速度,因此对复合材料的规模化、自动化、快速成型技术提出了更高的要求。RTM快速成型作为高效低成本复合材料工艺技术的代表,是碳纤维复合材料汽车件成型的发展方向。现有的以环氧树脂基体为代表的碳纤维复合材料成型周期长,因此开发快速固化的树脂体系是实现RTM快速成型的先决条件。本课题从分子结构层面设计固化剂的反应活性与催化剂的协同催化,开发出快速成型的耐高温与韧性树脂体系,以RTM工艺制备了快速成型的碳纤维复合材料,实现了复合材料成型效率与工艺质量的统一。(1)以不同活性多元胺设计梯度反应固化剂,以液化阴离子引发剂(L-MI)与链转移剂(BDO)的协同催化技术,制备了快速成型耐高温树脂体系,并研究了树脂的固化行为、流变行为、耐热性及力学性能。树脂体系兼具快速固化特性与较长适用期,能够在130℃/5min条件下完成固化,同时具有较好的耐热性与力学性能。(2)以高活性和中等活性多元胺设计可控活性固化剂,以L-MI/BDO协同催化技术制备了快速成型韧性树脂体系,研究了树脂的固化行为、流变性能与力学性能。树脂体系在保证快速固化特性的同时(115℃/3min),有效延长了树脂的适用期,避免了由于快速固化带来的粘度骤增问题,同时提高了树脂基体的韧性。(3)针对快速成型耐高温和韧性树脂体系,利用唯象动力学模型、DiBenedtto方程、凝胶模型研究了其等温和非等温固化动力学,绘制时间、温度与转化关系(TTT)图。采用双阿伦尼乌斯方程建立树脂体系的粘度模型方程,结合TTT图确定耐高温与韧性树脂体系的RTM成型注射温度分别为80℃与70℃。(4)考察了快速成型耐高温和韧性树脂体系在注射温度下对纤维的浸润流动行为,树脂体系均表现出良好的浸润填充性。应用RTM快速成型工艺制备了碳纤维复合材料,并评价了复合材料的孔隙率、界面力学、微观形貌。结果表明,两种复合材料孔隙率分别为6%与8%,具有较佳的内部成型质量与界面力学性能,树脂体系对纤维束有良好的包裹粘结性。