中温固化环氧树脂芳纶Ⅲ纤维复合材料性能研究

对芳纶Ⅲ纤维和及其织物(F-3S175)的性能进行测试,采用热熔法制备了3233中温固化环氧树脂F-3S175芳纶布预浸料,通过热压罐法成型复合材料层合板和蜂窝夹层板,进行性能测试,与Kevlar 49纤维进行对比。结果表明,芳纶Ⅲ纤维、织物和其3233树脂复合材料性能高于Kevlar 49芳纶纤维、织物及其复合材料性能。     

混杂纤维复合材料性能研究

对碳纤维织物、玻璃纤维织物和芳纶织物的性能进行测试,采用热熔法分别制备了一种增韧中温固化环氧碳纤维织物预浸料、玻璃纤维织物预浸料和芳纶织物预浸料。预浸料以单种预浸料铺层和不同纤维织物预浸料混合铺层方式铺贴组合,通过模压法成型复合材料层合板,进行性能测试并对比。结果表明,增韧中温固化环氧树脂的不同纤维织物预浸料混合铺层成型的层压板力学性能可以根据铺层设计优化,并不损失不同纤维铺层之间的界面性能。     

干纤维铺放真空辅助成型复合材料的性能

模拟干纤维铺放原理,将连续热塑性纤维作为定型材料铺放在碳纤维无皱褶织物中间,在热压条件下制备复合材料预成型体,并采用真空辅助工艺制备复合材料试样。测定了采用不同预成型压力、预成型温度以及热塑性纤维含量等预成型条件下制备的复合材料试样的纤维体积含量、力学性能以及微观结构等。结果表明,预成型压力越大,纤维体积含量越高,当预成型压力达到1 MPa以后,纤维体积含量趋于稳定,最高可达65%;在相同预成型压力下,随着定型材料用量的增加,纤维体积含量降低,力学性能随之降低;预成型温度对复合材料的性能影响主要取决于定型材料本身是否发生熔融,若发生熔融,定型材料会对复合材料性能产生不利影响。     

厚截面复合材料固化温度不均匀性对力学性能的影响

通过对厚截面复合材料层合板不同部位设置隔离膜与热电偶的方法来测试厚截面复合材料在固化过程中沿厚度方向的温度分布。采用横向拉伸和短梁剪切测试手段,研究了厚截面复合材料制件固化过程中沿厚度方向的温度不均匀性对力学性能的影响规律,并通过扫描电子显微镜(SEM)分析了层合板力学性能测试后的断面微观形貌。结果表明,厚截面复合材料固化过程中沿厚度方向存在明显的温度梯度,随着温差的增加,拉伸强度、层间剪切强度力学性能呈下降趋势。以上层合板为参考对象,当层合板沿厚度方向温差为20.6℃时,其横向拉伸强度相差7.4%,层间剪切强度相差6.8%;当层合板沿厚度方向温差为10.2℃时,其横向拉伸强度相差3.8%,层间剪切强度相差3.4%。这是由于固化温度过高,树脂与碳纤维界面的结合强度降低。该研究为厚截面复合材料制件热压罐成型过程中温度场均匀调控的必要性提供了重要的实验依据及理论参考。     

碳纤维环氧复合材料层合板热压成型工艺研究

采用正交试验方法研究热压成型工艺参数(固化温度、固化压强和固化时间)对碳纤维/环氧树脂复合材料层合板孔隙率、宏观力学性能以及纤维/树脂界面性能的影响。结果表明,层合板孔隙率随固化压强的增大而减小,固化温度越高,气泡溶解所需的压强越大。所制备的层合板孔隙率均在0.05%~0.55%之间,远低于影响碳纤维复合材料性能的孔隙率临界值;通过弯曲和层间剪切测试,并对实验结果进行正交分析,可得最佳工艺参数为固化温度135℃、固化压强0.6 MPa、固化时间60 min,此结果与试样断口分析结果相吻合;采用峰值力定量纳米力学成像技术(PF-QNM)测得层合板的界面尺寸与固化压强和固化温度均呈正相关,且界面尺寸范围在(32.28±2)~(73.45±5)nm之间。     

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料测试方法研究

芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料由于其优良的力学性能,在航空航天、军事及个体防护装备等领域中应用广泛,因此采用合理的手段准确测试出芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的力学性能变得十分重要。本文对芳纶Ⅲ单向纤维增强复合材料的拉伸性能、弯曲性能、压缩性能以及层间剪切性能进行测定,采用正交试验的方法,通过控制不同的测试条件(例如试验速度、试样尺寸、夹具尺寸等),分析不同测试条件对芳纶Ⅲ单向纤维复合材料测试结果的影响,以得到更为准确合理的力学性能试验方法。     

加工条件对PP/芳纶复合材料横向拉伸性能的影响

对单向聚丙烯／芳纶纤维复合材料的横向拉伸性能进行了研究，讨论了压制时间、成型温度、成型压力，以及芳纶纤维的体积含量等对复合材料体系横向拉伸强度的影响。结果发现，随着压制时间、成型温度的增加，复合材料体系的横向拉伸强度提高；随成型压力的提高，复合材料的横向拉伸强度先升后降。此外，复合材料的横向拉伸强度随着芳烃纤维体积含量的增加而大幅度降低。     

固化工艺参数对国产T800增强高韧性复合材料性能的影响

针对AC531/CCF800H高韧性复合材料在0.2 MPa+真空(-0.07 MPa)条件下出现的固化缺陷问题,采用流变仪表征法分析了AC531树脂在不同温度条件下的黏度变化及其流动特性。AC531/CCF800H预成型体固化过程中,AC531树脂在纤维层间的流动可以用Darcy定理来描述。利用Darcy定理可知AC531/CCF800H复合材料内部的孔隙率随着固化压力的增加而减小,浸渍实验结果表明两者近似呈线性关系。织物和单向带替代铺层的A扫检测结果表明AC531/CCF800H复合材料在固化过程中,以面内流动为主。根据不同固化压力条件下AC531/CCF800H复合材料的内部质量及力学性能测试结果可知,有效固化压力是影响AC531/CCF800H复合材料内部质量的关键影响因素。其有效固化压力应至少为0.3 MPa,继续提高压力对其常温力学性能影响不大,但可以降低制件内部的孔隙率,减小制件的单层厚度。     

汽车复合材料层合板准静态力学性能的试验测定

以应用于某新能源电动汽车的复合材料层合板为研究对象,利用万能试验机和静态应变测试分析系统等提出了可靠的复合材料层合板准静态拉伸和压缩力学性能试验测定方法,从而为复合材料结构在汽车轻量化中的设计和应用提供了试验依据。该层合板结构采用±45°交叉铺层方法,由2层碳纤维、1层芳纶纤维和2层玻璃纤维层叠构成。试验结果表明,该复合材料层合板在准静态拉伸时呈现沿±45°方向和层间分离挤压的断裂失效模式,这与其内部纤维铺层方向是一致的。同时,由于在复合材料板材中加入了增韧和板材失效时起连接作用的芳纶纤维和玻璃纤维铺层,该复合材料层合板的整体力学性能较常见碳纤维增强复合材料板材,其弹性模量和强度性能均有所降低。     

氢氧化铝在阻燃型风力发电机机舱罩中的研究与运用

在阻燃型玻璃钢复合材料结构件的制作中,不同氢氧化铝(ATH)含量对用于真空辅助树脂传递模塑技术(VAR-TM)的不饱和聚酯树脂的工艺性能、成型后材料的阻燃性能及力学性能有显著影响。本文通过测试观察不同氢氧化铝含量对树脂粘度、固化性能、浇铸体极限氧指数、纤维增强复合材料(FRP)的弯曲性能和巴柯尔硬度的影响。结果显示,当ATH添加量为35%时,树脂粘度和浸润速度都适合VARTM工艺,并且FRP有一定的阻燃、抑烟效果,同时力学性能也满足使用要求。     

高模玻纤单向织物在风电叶片主梁帽中的应用对比

对四种高模玻纤分别进行了浸胶纱的拉伸性能、层合板的单层厚度及0°拉伸性能的研究,并对四种高模玻纤对工字梁刚度的影响进行了模型分析。四种高模玻纤具有相近的原纱拉伸模量,层合板在等纤维体积含量下具有相近的0°拉伸模量,但是在真空导入成型工艺中,由于单层厚度的差异导致纤维体积分数不同,从而具有不同的0°拉伸模量。在应用于同样铺层的工字梁时,单层厚度为0.78mm的高模玻纤层合板对应的工字梁刚度比单层厚度为0.83mm的高模玻纤层合板增加约6%。     

共聚酯无纺布定型-增韧碳纤维复合材料的制备及力学性能

针对真空辅助树脂灌注工艺(VARI)成型纤维增强复合材料纤维体积含量较低、厚度难以控制、层间韧性较差的问题,将共聚酯无纺布引入碳纤维织物预成型体中,对其进行真空袋热压定型预处理,最后采用VARI工艺制得了碳纤维/环氧树脂基复合材料层合板。对比研究了共聚酯无纺布改性前后复合材料的厚度变化规律、Ⅰ型层间断裂韧性、短梁剪切性能和三点弯曲性能。结果表明,经共聚酯无纺布改性后层合板的厚度降低,纤维体积含量由改性前的57.9%提高至62.2%,其Ⅰ型层间断裂韧性G_(ⅠC)值提高了144.7%,短梁剪切强度和弯曲性能基本持平。Ⅰ型层间断裂韧性提升的主要机制:一是层间断裂面之间的纤维桥联作用;二是层间界面处弥散分布的热塑性颗粒阻碍了裂纹的扩展;三是层间的界面相因发生剪切塑性变形而需耗散额外的断裂能量。     

芳纶纤维复合材料低速冲击响应实验研究

芳纶纤维因具有轻质高强、良好耐疲劳性和化学稳定性等优良性能,逐渐成为重要的国防军工材料。选用芳纶单向布和平纹织物设计并制备了不同结构参数的芳纶纤维复合材料层合板,采用落锤冲击试验仪在不同的冲击能量下进行低速冲击实验,根据最大接触力、能量吸收能力和凹陷深度评估层板的抗冲击性能。结果表明,[0/45/-45/90]s单向层合板的接触载荷峰值高于[0/90]s单向层合板和平纹织物层合板,并在高能量冲击下具有优异的能量吸收能力,其损伤区域最小。破坏形貌表明,单向复合材料层合板损伤以分层为主,而平纹织物复合材料层合板以整体塑性大变形为主,这为芳纶纤维复合材料的优化设计及防护应用提供一定的理论指导。     

苎麻织物增强不饱和聚酯树脂复合材料成型工艺及其阻燃性能

为了探究苎麻织物增强不饱和聚酯(UP)树脂复合材料的模压成型工艺以及提升其阻燃性能,通过差示扫描量热对树脂固化工艺进行研究,通过对苎麻织物克重、模压压力以及织物铺层层数进行探究,得出复合材料的最佳制备工艺;利用植酸(PA)对苎麻织物进行阻燃改性,研究PA含量对复合材料阻燃及其力学性能的影响.结果表明,UP的最佳固化工艺...     

芳纶1414纤维含量对针刺毡性能的影响

研究芳纶1414纤维含量对芳纶针刺毡性能的影响,在相同面密度和相同针刺密度的条件下,生产不同质量比的芳纶1313与芳纶1414针刺毡,测试了不同质量比的芳纶针刺毡的力学性能和阻燃性能。结果表明:随着芳纶1414纤维含量的增加,针刺毡试样的断裂强力、撕破强力及顶破强力先减小后增大,断裂伸长呈振荡式变化,且其各项燃烧性能指标逐步提高。     

层状阻燃结构对PBT/IFR复合材料性能的影响

通过熔融共混和模压成型技术制备了聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)/膨胀型阻燃剂(IFR)共混和层状复合材料,其中层状复合材料为3层阻燃结构,内层为非阻燃层(纯PBT),内层外面两层为阻燃层(PBT/IFR)。通过UL94垂直燃烧、极限氧指数(LOI)以及拉伸和冲击性能测试对比分析了两种复合材料的阻燃性能和力学性能。结果表明,与PBT/IFR共混复合材料相比,PBT/IFR层状复合材料的阻燃性能提高幅度更大,虽然低IFR含量下其力学性能低于共混复合材料,但随着IFR含量增加,力学性能下降幅度更小。当层状复合材料中的阻燃层/非阻燃层/阻燃层的厚度比为1.5 mm/1 mm/1.5 mm,即IFR质量分数为22.5%时,其拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度与相同IFR用量下的共混复合材料相当,而阻燃性能与IFR质量分数为30%的共混复合材料相当,其UL 94阻燃等级达到V–0级,LOI提高到24.4%。这表明,采用层状阻燃可控受限结构,可在较低的IFR用量下更好地提高PBT/IFR复合材料的阻燃性能,同时减缓了力学性能下降的幅度。     

磷酸酯偶联剂改性芳纶纤维增强聚丙烯复合材料的性能研究

采用磷酸酯偶联剂对芳纶纤维表面进行接枝改性,研究了实验条件和纤维含量对芳纶纤维增强聚丙烯(PP)复合材料力学性能的影响,并用电子扫描显微镜观察了PP复合材料的微观形态结构。结果表明:磷酸酯偶联剂成功接枝到芳纶纤维表面上,使芳纶纤维和PP的界面黏结性能得以明显改善。芳纶纤维可以显著地提高PP复合材料的力学性能当,其含量为20%时复,合材料的综合性能最优。     

芳纶/聚丙烯复合材料基体浸渍模型分析

热塑性树脂对纤维的浸渍程度影响复合材料制品的力学性能。不同的加工条件如浸渍时间、成型压力、成型温度对基体的浸渍性能产生很大的影响。本文以芳纶／聚丙烯复合材料为研究对象，利用Darcy定律分析熔融的聚丙烯树脂对芳纶长丝束渗透浸渍过程的数学模型。     

模压成型环氧树脂/玄武岩纤维复合材料研究

以玄武岩纤维平纹布(BF)为增强体,环氧树脂(EP)为基体,采用模压工艺制备环EP/BF复合材料。研究了加压时机、成型压力、纤维体积含量对复合材料弯曲性能和层间剪切强度(ILSS)的影响,并研究纳米添加剂凹凸棒石/炭(PG/C)对复合材料力学性能及导热性能的影响,运用电子扫描显微镜观察并分析复合材料的断面形貌。结果表明,复合材料的最佳加压时机为凝胶45 min;成型压力和纤维体积含量影响复合材料的弯曲性能和ILSS;在BF体积分数为30%、成型压力为1 MPa条件下,添加纳米添加剂PG/C–0.5(PG/C的质量比为1/0.5)时,复合材料的力学性能最优,相比不含纳米添加剂,复合材料的弯曲强度、弯曲弹性模量及ILSS分别提高4.3%,10.7%和6.4%;添加纳米添加剂PG/C–0.5时,复合材料的导热性能最优,在25℃及100℃下的导热系数为0.28 W/(m·K)和0.31 W/(m·K),相对不含纳米添加剂时分别提高64.7%及41.0%。PG与负载在其表面的炭之间的协同作用促进了复合材料力学性能及导热性能的提高。     

连续CF增强PEEK复合材料层压板的制备工艺

采用熔融浸渍法制备了连续碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料预浸带,并层压成型制备复合材料层压板。研究了成型温度、成型压力、成型时间、纤维含量等因素对复合材料层压板力学性能的影响。结果表明,在成型温度为370℃、成型压力为12 MPa、成型时间为70 min、纤维含量为61%的工艺条件下,连续CF增强PEEK复合材料层压板的力学性能达到最优值,弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到(1 750.76±49.13)MPa和(107.54±6.35)GPa,层间剪切强度达到(100.04±6.88)MPa,缺口冲击强度为(84.44±1.54)k J/m2。随着冷却速率的增大,复合材料层压板的弯曲性能和层间剪切强度下降,而缺口冲击强度提高。SEM分析表明,复合材料层压板的界面粘结良好。