本文研究選用的自黏性樹脂基體為自行研制的高溫固化自黏性環(huán)氧樹脂ACTECH1302，固化溫度為180℃，具備優(yōu)良的粘接性能，能夠與芳綸紙蜂窩實現(xiàn)無膠膜粘接共固化。

多官能苯酚型環(huán)氧樹脂（Multifunctional Hydroxyl Phenyl Epoxy,
MHPE），是三官能度的苯酚縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂，軟化點為49℃，環(huán)氧值為0.59～0.67，其分子結(jié)構(gòu)如圖1所示。

芳綸紙蜂窩為NH－1－2.75－72－12，蜂窩芯材孔格邊長為2.75mm，密度為72kg/m³，芯材高度為12mm。

MHPE改性的自黏性環(huán)氧樹脂配制采用熔融共混法：將一定質(zhì)量的MHPE環(huán)氧樹脂與ACTECH1302樹脂的環(huán)氧基體按照一定順序加入行星分散機中，開啟加熱（150℃）、攪拌及分散，直至各組分環(huán)氧樹脂完全融化混合為透明均相體系。待體系溫度降至60℃后加入稱量好的固化劑，在行星分散機的強力攪拌分散作用下，固化劑均勻分散在環(huán)氧樹脂基體中，最終得到MHPE質(zhì)量含量分別為0％、5％、10％、15％和20％的改性自黏性環(huán)氧樹脂體系。

采用熱熔法工藝分別制備5種不同MHPE含量的自黏性環(huán)氧樹脂的玻纖織物預浸料，織物面密度為（106±10）g/m²，樹脂含量為48％。將上述預浸料分別按20的鋪層方式鋪貼，采用熱壓罐固化成型的工藝方法制備復合材料層壓板，測試MHPE對復合材料熱性能的影響。

蜂窩夾層結(jié)構(gòu)采用NH－1－2.75－72－12的芳綸紙蜂窩，上下面板分別由3層上述預浸料鋪貼而成。

采用熱壓罐固化成型的工藝方法制備復合材料蜂窩夾層結(jié)構(gòu)，進行滾筒剝離強度測試，表征復合材料的粘接性能。

預浸料熱壓罐固化成型組裝方式見圖2，其固化成型工藝為：在室溫下抽真空，真空度不小于0.095MPa，加壓至0.3MPa；以不高于3℃／min的升溫速率升溫至180℃并保溫2h，然后以不高于3℃／min的降溫速率冷卻到60℃以下，出罐得到復合材料層合板和蜂窩夾層結(jié)構(gòu)材料。

改性自黏性環(huán)氧樹脂體系的固化性能采用美國TA公司的Q10型差示掃描量熱儀進行分析，升溫速率為10℃／min，在氮氣氛圍下進行測試。

改性自黏性環(huán)氧樹脂體系的流變性能采用美國TA公司的AR2000型流變分析儀進行測試，升溫速率為2℃／min，頻率為1Hz。

復合材料的耐熱性能通過測量復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）來表征，采用DMA850型動態(tài)熱機械分析儀（DMA）測試復合材料的Tg，以力學損耗因子（tanδ）曲線的損耗峰頂對應的溫度為Tg。采用雙懸臂模式，升溫速率為5℃／min，頻率為1Hz。

復合材料的粘接性能通過蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的滾筒剝離強度表征，按照ASTMD1781標準，采用Instron5882力學性能測試儀對蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的滾筒剝離強度進行測試。

3.1　多官能苯酚型環(huán)氧樹脂對樹脂體系固化性能的影響
環(huán)氧樹脂的DSC測試能夠給出環(huán)氧樹脂體系固化反應最高放熱溫度、反應起始溫度和反應終止溫度，據(jù)此可以得到固化反應的溫度區(qū)間，分析環(huán)氧樹脂體系固化反應活性。圖3為MHPE質(zhì)量含量分別為0％、5％、10％、15％、20％的自黏性環(huán)氧樹脂體系的DSC分析結(jié)果。

表1給出了各環(huán)氧樹脂體系固化反應的最高放熱溫度、反應起始溫度、反應終止溫度和固化反應溫度區(qū)間。

從表1中可以發(fā)現(xiàn)，隨著MHPE含量的逐漸增加，環(huán)氧樹脂體系的最高放熱溫度基本保持不變，最大增加值為2.54℃，變化幅度不明顯。但是固化反應的溫度區(qū)間有明顯的縮短趨勢，反應起始溫度逐漸提高，反應終止溫度逐漸降低，固化反應溫度區(qū)間從最初的62.0℃減小至26.0℃。

環(huán)氧樹脂體系的流變性能測試能夠給出環(huán)氧樹脂在不同溫度點的黏度，可以據(jù)此分析優(yōu)化樹脂的流動性能，評判其在膠膜涂制、浸潤纖維和固化成型過程中的工藝性能。

圖4給出了不同MHPE含量的環(huán)氧樹脂體系在80～170℃范圍內(nèi)的黏度變化曲線。

從圖4可以看出，隨著MHPE含量的逐漸增加，混合環(huán)氧樹脂體系的最低黏度在逐漸降低，由初始環(huán)氧樹脂體系的34.36Pa·s逐漸降低至20.06Pa·s，而最低黏度所處溫度沒有發(fā)生明顯變化。

該結(jié)果表明MHPE的加入能夠在不影響特征溫度的前提下明顯改善混合環(huán)氧樹脂體系的黏度，提高其流動性，可有效提高環(huán)氧樹脂體系在預浸料制備和固化成型過程中對纖維的浸潤和流動，能夠減少內(nèi)部孔隙的形成，提高復合材料的內(nèi)部質(zhì)量。

環(huán)氧樹脂的動態(tài)熱機械分析儀（DMA）可以測試復合材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg），以力學損耗因子（tanδ）曲線的損耗峰頂對應的溫度為Tg，可以表征固化后的環(huán)氧樹脂基體的耐熱性能以及部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)信息。圖5給出了不同MHPE含量的混合環(huán)氧樹脂復合材料的tanδ曲線。

從圖5和表2中可以分析出，未添加MHPE的初始環(huán)氧樹脂體系的tanδ曲線出現(xiàn)了明顯的雙峰，峰值溫度點分別為151.9℃和184.9℃。通過分析環(huán)氧樹脂體系的化學組成，認為151.9℃的峰值溫度為環(huán)氧樹脂本身的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，184.9℃的峰值溫度為環(huán)氧樹脂體系內(nèi)增韌劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

由于兩種組分之間的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相差較大，且兩組分相容性欠佳，出現(xiàn)明顯的相分離特征曲線。隨著MHPE含量的不斷增加，第一個峰值的溫度不斷增加，由151.9℃增加至172.6℃，兩個峰逐漸融合為一個單峰。分析MHPE的化學結(jié)構(gòu)認為，多官能度的MHPE含量的增加使環(huán)氧樹脂組分的交聯(lián)密度增加，耐熱性能逐漸提升，其玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也逐漸提高。

隨著交聯(lián)密度逐漸增加，環(huán)氧樹脂體系和增韌劑的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度逐漸接近，二者相容性逐漸提高，反應為曲線逐漸由雙峰向單峰過渡。固化后的環(huán)氧樹脂體系也將表現(xiàn)出更好的耐熱性能和整體性。

從前文分析表征結(jié)果可以得出，隨著MHPE含量的增加，環(huán)氧樹脂體系的交聯(lián)密度逐漸增加，樹脂基體的模量不斷增加，在滾筒剝離試驗進行過程中，被剝離面板的剛度增加，抵抗變形的能力逐漸下降，因而膠接面處剝離應力更大，更容易發(fā)生剝離破壞。但是值得指出的是，盡管滾筒剝離強度不斷下降，39.5（N·mm）／mm的滾筒剝離強度仍然達到了使用膠膜粘接的同類蜂窩夾層結(jié)構(gòu)的粘接水平，20％MHPE含量的環(huán)氧樹脂體系仍然具有自粘接性能，能夠?qū)崿F(xiàn)較好的粘接效果。

本文以自行研發(fā)的自黏性環(huán)氧樹脂體系為基礎，制備了含有不同含量多官能苯酚型環(huán)氧樹脂（MHPE）的新型自黏性環(huán)氧樹脂體系。進行了流變性能測試、差示掃描量熱（DSC）分析、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度（Tg）測試和滾筒剝離強度測試，研究結(jié)果表明：

（1）多官能苯酚型環(huán)氧樹脂的加入能夠加快環(huán)氧樹脂體系的反應速度，縮短固化反應溫度區(qū)間；可以降低混合后環(huán)氧樹脂體系的黏度，提高流動性；可以提高環(huán)氧樹脂體系的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。

（2）多官能苯酚型環(huán)氧樹脂的加入會導致混合后的環(huán)氧樹脂體系粘接性能下降，但是在20％的添加量以內(nèi)，混合后的環(huán)氧樹脂體系仍然具有良好的粘接性能，可以與芳綸紙蜂窩實現(xiàn)無膠膜粘接。

（3）多官能苯酚型環(huán)氧樹脂具有上述改性特性是因為其為三官能度的芳香族環(huán)氧樹脂，分子結(jié)構(gòu)中苯環(huán)含量較高，分子結(jié)構(gòu)剛性較大，環(huán)氧值較高，所以固化后的交聯(lián)密度增大，宏觀性能上表現(xiàn)為玻璃化轉(zhuǎn)變溫度增加；由于整個環(huán)氧樹脂固化后的剛度增加，韌性下降，而復合材料的滾筒剝離強度又與材料的韌性呈正相關，因此復合材料的滾筒剝離強度略有下降。