碳纤维/环氧复合材料的热解特性及动力学研究

消防科学与技术 ›› 2020, Vol. 39 ›› Issue (7): 994-997.

碳纤维/环氧复合材料的热解特性及动力学研究

计智 1,2 ，徐艳英 1,2 ，李金都 1,2 ，孙肖东 1,2 ，王志 1,2

（1. 沈阳航空航天大学安全工程学院，辽宁沈阳 110136;2. 沈阳航空航天大学辽宁省飞机火爆防控及可靠性适航技术重点实验室，辽宁沈阳 110136）

收稿日期:2020-01-22 出版日期:2020-07-15 发布日期:2020-07-15
通讯作者: 徐艳英（1975-）,沈阳航空航天大学安全工程学院副教授。
作者简介:计智（1995-），男，辽宁沈阳人，沈阳航空航天大学安全工程学院硕士研究生，主要从事火灾科学与防火工程研究，辽宁省沈阳市沈北新区道义南大街 37号，110136。
基金资助:
辽宁省教育厅科学研究项目(JYT19065)

Pyrolysis characteristics and kinetics of carbon fiber/epoxy composites

JI Zhi 1,2 ，XU Yan - ying 1,2 ，LI Jin - du 1,2 , SUN Xiao - dong 1,2 ，WANG Zhi 1,2

(1.School of Safety Engineering, Shenyang Aerospace University, Shenyang Liaoning 110136,China; 2.Liaoning Key Laboratory of Aircraft Fire Explosion Control and Reliability AirworthinessTechnology,Shenyang Aerospace University, Shenyang 110136,China)

Received:2020-01-22 Online:2020-07-15 Published:2020-07-15

摘要/Abstract

摘要： 利用热重—差热同步分析仪研究随机、单向、织布 3种铺层结构碳纤维/环氧复合材料在不同升温速率下的热解特性。氮气气氛(50 mL/min)，升温速率取 5、10、20、30、40 ℃/min，实验温度范围为 25～800 ℃。研究表明：3 种铺层结构碳纤维/环氧复合材料均只有 1 个热解阶段，热解温度范围及到达失重速率峰值温度几乎相同，但铺层结构对热失重速率峰值及质量剩余率有较大影响。随着升温速率的增加，热解反应各阶段终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动。采用 Kissnger 法对不同铺层结构碳纤维/环氧复合材料的热解动力学进行计算，得到其表观活化能。

关键词: 铺层结构, 热重-差热分析仪, 热解动力学, 环氧树脂

Abstract: The pyrolysis characteristics of carbon fiber/epoxy composites with random, unidirectional and woven laminates at different heating rates were studied by thermogravimetric - differential thermal synchronization analyzer. The atmosphere was nitrogen atmosphere (50 mL/min). The heating rate was set at 5, 10, 20, 30 and 40 ℃/min. The experimental temperature range was 25~800 ℃.The results show that carbon fiber/epoxy composites with three plyschemes has only one pyrolysis stage, and the pyrolysis temperature range and the peak temperature of weight loss rate are almost the same, but the plyschemeshas a great influence on the peak value of thermal weight loss rate and mass residual rate.With the increase of temperature rise rate, the end temperature and the temperature of maximum weight loss rate of pyrolysis reaction in each stage move towards high temperature.Kissnger method was used to calculate the pyrolysis kinetics of carbon fiber/epoxy composites, and the apparent activation energy was obtained.

Key words: plyscheme, thermogravimetric - differential thermalanalyzer, pyrolysiskinetics, epoxy resin

中图分类号:

计智, 徐艳英, 李金都, 孙肖东, 王志. 碳纤维/环氧复合材料的热解特性及动力学研究[J]. 消防科学与技术, 2020, 39(7): 994-997.

JI Zhi , , XU Yan - ying , , LI Jin - du , , SUN Xiao - dong , , WANG Zhi . Pyrolysis characteristics and kinetics of carbon fiber/epoxy composites[J]. Fire Science and Technology, 2020, 39(7): 994-997.

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