碳纤维/氰酸酯复合材料尺寸稳定性能
诸静郝旭峰叶周军（上海复合材料科技有限公司，上海201112）
文摘对碳纤维/氧酸酯复合材料的吸湿、空间放气、吸湿变形性能进行了研究，并与传统碳纤维/环氧复合材料的性能进行对比。研究表明：氰酸酯基复合材料的吸湿性能优于碳纤维/环氧树脂复合材料，且其各项空间环境性能均与环氧树脂基复合材料相当。
关键词氟酸酯，吸水率，真空放气
StabilityofCarbonFiberReinforcedCyanateEsterComposite
YeZhoujun
ZhuJing
HaoXufeng
(Shanghai Composites Science & Technology Co.,Lad, Shanghai201112)
AbstractIn this paper, moisture absorption, outgas capacity in vacuum and deformation after moisture absorp tion of carbon fiber reinforced cyanate ester composite were studied, and were compared with corresponding capacity ofepoxy resin composites.Result show that themoisture absorption ofcyanate ester composite is lowerthan epoxy res-in composites, and capacity in simulated space environment is compatible with epoxy resin composites.
KeywordsCyanateester，Moistureabsorption，Outgas invacuum
0引言
碳纤维增强环氧树脂基复合材料由于其比强度高、比模量大、线胀系数小、可设计性强等优点已广泛应用于航空航天领域"]。随着航天器长寿命、高稳定的发展要求，对复合材料构件的吸湿性能提出了更高的要求。由于树脂基体具有一定程度的吸湿性，其复合材料也会表现出一定的吸湿特性，在一定湿度环境中，复合材料吸湿导致形变，会影响结构的尺寸精度。研究表明轨道真空环境对复合材料构件的干燥效应容易引起光学构件变形、相机散焦或者天线信号失真[2]。
氰酸酯是含有两个或者两个以上-OCN基团的高性能树脂基体，通过环化反应形成高度交联的三嗪环网络结构，结构高度对称，再加上高度位阻，使少量的极性基团只能在很小的范围内旋转，使得氰酸酯树脂吸水率极低，湿稳定性好。国外已有卫星使用氰酸酯树脂基复合材料构件的经验，如法国SPOT系列相机中SPOT1-4均使用环氧934树脂基体，发射3个月后散焦值达6μm，到12个月后散焦值升至9.5 μm，开始进人稳定阶段；SPOT5相机桁架结构用 RS3M树脂代替了环氧树脂，在发射3个月后聚焦基
本稳定，最大散焦值为3.14um，这个结果比使用环氧934理想得多[3)。日本在其太阳观测卫星SOLAR-B卫星望远镜桁架结构中采用了石墨/氰酸酯树脂复合材料，使得该结构具有高精度、高稳定性和长寿命。其桁架中的复合材料管件线胀系数（CTE）小于 ±5×10*/K，湿稳定性很高[其0°方向的湿膨胀系数(CME）为8.6×10*，在室温环境及相对湿度为53% 的条件下饱和吸水率仅0.12%][4]
国内开展氰酸酯基复合材料研究起步较晚，现已商品化的树脂基体材料主要应用于印刷电路板和航空领域，由于复合材料吸湿理论尚不完善，国内对复合材料构件湿膨胀的测试方法还没有相应的标准，因此国内现阶段对氰酸酯基复合材料的研究主要集中在工艺方面，针对其尺寸稳定性的研究还不成熟(3)。
本文对碳纤维/氰酸酯复合材料的吸湿、空间放气、吸湿变形等性能进行了研究，并与传统碳纤维/环
氧复合材料的性能进行对比。 1实验
1.1原材料
氰酸酯树脂，Q-1、Q-9，自制；环氧树脂，AG-80，上海合成树脂所；碳纤维，T700、M55J，日本东丽
收稿日期：201306-05
作者简介：诸静，1981年出生，碳士，主要从事航天复合材料构件技术研究。E-mail：moonlight007@163.com
— 52 万方数据
宇航材料工艺http：//www.yhclgy.com2013年第4期