1 引言
    氰酸酯樹脂(cyanate ester resin)是含有兩個或兩個以上氰酸酯官能團(-OCN)的新型高性能樹脂。作為基體材料，氰酸酯樹脂相對于其他常規樹脂體系，能夠提供更高的玻璃化轉變溫度、高的熱穩定性，是一種具有良好前景的高性能基體樹脂。雖然有各種各樣的工藝用于制造復合材料結構件，但是纏繞工藝仍是主要的方法。國內對氰酸酯樹脂及其復合材料的研究起步較晚，針對濕法纏繞氰酸酯樹脂基復合材料及其纖維纏繞工藝的研究更少。本文采用對氰酸酯樹脂進行改性，研究出在室溫下具有理想粘度，適用于纖維濕法纏繞并具有較高耐熱性能的樹脂基體。
2 實驗
2.1 原材料
    氰酸酯樹脂，國產；環氧樹脂，國產；促進劑，自制；碳纖維T700，日本。
2.2 性能測試
    DSC采用Pyris6 DSC，在氮氣環境、升溫速度10℃/min條件下測定。復合材料層板的拉伸、壓縮、剪切和彎曲性能，采用Instron 5582試驗機測試。水壓爆破試驗使用4DSY-22/63電動試壓泵；精密壓力表，量程60MPa精度0.4級。
3 結果與討論
3.1 改性樹脂與添加劑的選擇
    由于氰酸酯樹脂結構高度對稱，因此較脆，不能很好地滿足使用要求，故有必要對其進行改性。環氧樹脂改性氰酸酯體系既能保存氰酸酯固有的性能優點，又能形成交聯網絡，提高材料的力學性能，并能提高材料的韌性。因此選用環氧樹脂對氰酸酯樹脂進行改性。
    由于氰酸酯存在熱固化反應溫度高，固化時間長的問題，降低生產效率、提高制造成本。采用促進劑可以降低氰酸酯的固化反應溫度并縮短反應時間，大大改善工藝性。通過對不同改性樹脂體系進行DSC曲線和凝膠時間的對比試驗和分析，不同的促進劑具有不同的反應活性，影響固化條件和耐熱性能。終研究出復合促進劑用于改性氰酸酯樹脂體系。
3.2 樹脂基體的工藝性能
    在纖維增強樹脂基復合材料的纏繞成型工藝中，樹脂基體的粘度是主要工藝指標之一。而通常的氰酸酯樹脂的粘度不適于濕法纏繞工藝，因此，我們選用兩種氰酸酯樹脂進行復配，采用適當的前處理工藝實現濕法纏繞樹脂基體的粘度可控性。圖1和圖2是改性氰酸酯樹脂體系的粘度曲線。從圖1可以看出：樹脂體系在25℃的粘度為420mPa?s，該樹脂體系在室溫具有合適的粘度，是纏繞成型較好的工藝窗口。從圖2可以看出在40℃恒溫條件下,粘度隨時間的增加并無明顯變化。而且這種平穩的趨勢可保持30小時以上。由此可以看出，體系粘度、使用期均能滿足濕法纏繞工藝的要求，具有優良的工藝性能。

    
3.3 樹脂基體耐熱性能[-page-]
    復合材料的熱性能主要由樹脂基體的熱性能決定，因此改性氰酸酯樹脂的熱性能也決定其復合材料的熱性能。經測試改性氰酸酯樹脂的玻璃化轉變溫度是232℃。由此可以看出改性氰酸酯體系具有較好的耐熱性能，與現有的環氧樹脂體系相比，能將玻璃化轉變溫度提高30%~40%，因此可以認為改性氰酸酯復合材料具有良好的耐高溫性能。
3.4 改性樹脂復合材料性能
    對改性體系以T700碳纖維做增強材料，采用纖維濕法纏繞工藝，制作單向板，進行濕法纏繞工藝研究，并進行性能測試，測試結果見表3。樹脂基復合材料的力學性能是由樹脂基體和增強纖維以及它們的含量共同控制的。單向復合材料在受到橫向應力時，由于受力方向垂直于纖維方向，復合材料的載荷主要由樹脂基體承擔。T700/改性氰酸酯樹脂復合材料的90°拉伸強度和90°壓縮強度分別是25.85MPa和117.40MPa，這說明改性氰酸酯體系力學性能優良。復合材料的宏觀剪切性能間接的反映纖維-樹脂的界面粘接強度的大小，表1中層間剪切強度達到了75.36MPa,充分說明了改性氰酸酯樹脂與纖維的界面性能較好。

      
3.5 標準壓力容器纏繞成型
    在纖維纏繞復合材料中，基體樹脂負責傳遞纖維間的載荷。為了判斷樹脂的性能，有必要制作復合材料結構件進行測試，通常制作標準容器來獲取試驗數據。以T700碳纖維為增強材料，分別以環氧樹脂體系和改性氰酸酯樹脂為基體材料,以T700碳纖維為增強材料,采用纖維濕法纏繞工藝,在相同的條件下纏繞成型直徑Φ150mm標準容器,并進行水壓爆破試驗。標準容器內襯采用9621橡膠包覆成型,設計鋪層為2層縱向,4層環向，設計壓力為30MPa，設計纖維發揮系數80%，采用旋轉固化方式進行固化。圖3是纏繞成型的標準容器。
    向濕法纏繞成型的Φ150標準容器殼體內注水直至殼體爆破，測量爆破壓力。環氧樹脂體系標準容器的爆破壓力為32MPa，改性氰酸酯樹脂標準容器的爆破壓力為33MPa，均達到設計指標。這充分表明改性氰酸酯樹脂具有良好的強度傳遞能力，且與現有環氧樹脂體系相當。
4 結語
    本文研究的改性氰酸酯樹脂體系室溫下粘度和使用期完全適用于濕法纏繞工藝。改性樹脂體系不僅具有較高的玻璃化轉變溫度,同時由于環氧樹脂的加入改善了與纖維的界面性能，使其復合材料具有良好的力學性能。而且改性后的氰酸酯樹脂體系載荷傳遞的能力與環氧樹脂體系相當?？捎米黠w行器結構材料、航空結構材料和高性能透波材料等高性能結構材料和功能材料，因而具有很好的應用前景。
              參考文獻
[1] 陳輝，賈麗霞.CEg基體及其纖維纏繞復合材料耐熱性能研究[J].纖維復合材料,2007,24(1):39-40.
[2] 王建昌,安慶升,葉周軍,等.碳纖維復合材料衛星天線的研制[J].纖維復合材料,2007,24(1):19-21．
[3] 何東曉,賈麗霞,王春雨,等.碳纖維在機械設備和建筑物上的應用[J].纖維復合材料,2006,23(3):56-59．
[4] 韓建平,劉建超,張煒,王曉潔.纖維熱熔法纏繞用氰酸酯樹脂基體研究[J].纖維復合材料,2005,22(1):16-20.
[5] 孫浩偉,李濤.碳纖維及其復合材料在國外軍民領域的應用[J].纖維復合材料,2005,22(3):66-68．
[6] 任鵬剛,梁國正,王結良,楊潔穎,呂生華.氰酸酯樹脂及其碳纖維復合材料研究[J].塑料,2004,18(5):38-42.
[7] 舒衛國.碳纖維復合材料在民品中的應用[J].纖維復合材料,2004,21(3):55-54．
[8] 張曉虎,孟宇,張煒.碳纖維增強復合材料技術發展現狀及趨勢[J].纖維復合材料,2004,21(1):48-51．
[9] 譚家茂,賈麗霞.PBO與T700纖維及其復合材料的性能研究[J].纖維復合材料,2004,21(4):7-9．
[10] 楊潔穎,梁國正,任鵬剛,等.氰酸酯/環氧樹脂體系的研究[J].航空材料學報,2004,24(3):21-25．
[11] 楊潔穎,梁國正,任鵬剛,等.改性氰酸酯樹脂基復合材料的研究[J].功能材料,2004,35(5):582-584．
[12] 唐忠朋,劉揚,陳平,等.高頻傳輸用環氧基印刷電路基板的研究[J].纖維復合材料,2003,20(4):28-31．
[13] M.Suguna Lakshmi,B.S.R.Reddy.Synthesis and characterization of new epoxy and cyanate ester resins[J].European Polymer Journal,2002,38:795-801．
[14] 郭揚,邢雅清.氰酸酯改性環氧樹脂的合成[J].纖維復合材料,1996,13(3):1-5．