一种高强碳纤维力学性能测试方法

力学性能作为评价高强碳纤维产品性能的重要指标,研究其影响因素显得尤为重要。通过改变制样过程中胶液种类、胶液配比、固化温度以及补强温度等因素,可达到提高高强碳纤维力学性能目的[1]。经过实验最终确定选用测试方法是:以TDE-85、粉末状DDM、丙酮作为胶液;其最佳胶液配比为TDE-85∶粉末状DDM∶丙酮=100∶40∶120(质量比);固化温度60℃、1 h,80℃、1 h,120℃、2 h;补强温度60℃、1 h。以T800H为试样测试结果:拉伸强度为5771 MPa,拉伸模量为235 GPa,加引伸计后拉伸模量为294 GPa;厂家T800H拉伸强度标准值为5490 MPa,拉伸模量为294 GPa。实验结果拉伸强度标准值比厂家给的标准值高280 MPa,拉伸模量吻合。     

一种装饰用碳纤维复合材料锻造成型新工艺及拉伸性能研究

为了提升室内设计中碳纤维复合材料的拉伸性能,提出一种锻造成型的新工艺。研究了模压压力、加压温度、固化温度、保温时间等参数对碳纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着模压压力、加压温度、固化温度、保温时间增加,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度先增大后减小;适宜的碳纤维复合材料的成型工艺参数为：模压压力为10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃、保温时间30 min;碳纤维复合材料拉伸过程中主要有3种破坏形式：纤维拔出、树脂断裂和内聚破坏,最佳工艺参数下碳纤维复合材料的断裂方式为内聚破坏。     

直立式浸胶法制备环氧树脂涂覆玻璃纤维

通过直立式浸胶制备环氧树脂(EP)涂覆E–玻璃纤维(E–GF)。直立式浸胶方式和聚醚醚酮(PEEK)挤胶辊的采用使得涂覆E–GF的含胶量、涂覆层均匀程度和拉伸载荷高于沉浸式浸胶和手工浸胶。研究表明,直立式浸胶过程中,稀释剂对样品的含胶量影响最大;胶液的温度对涂覆GF拉伸载荷的影响最大。扫描电子显微镜分析证明直立式浸胶的胶液层均匀,断口照片显示纤维产生平齐断裂,使得涂覆纤维的拉伸载荷提高。傅里叶红外光谱分析证实直立式、沉浸式和手工浸胶三种不同浸胶方式不影响树脂胶液的固化反应,含胶量和涂覆均匀度不同是导致涂覆E–GF拉伸性能存在差异的原因。     

一种低成本室温固化双组分环氧密封胶的研制

采用低分子质量双酚A型环氧树脂及改性胺类固化剂研制了一种低成本室温固化双组分环氧胶粘剂。探讨了其固化机理,考查了温度、配比对适用期的影响,以及硅微粉、邻苯二甲酸二辛酯的用量对胶接强度的影响。结果表明,温度变化对该产品的适用期影响较大。温度升高,适用期变短。硅微粉加入量在30~75份时,胶的湿润性变差,固化后的胶层缺陷增多,拉伸剪切强度随硅微粉用量的增大而下降。邻苯二甲酸二辛酯的加入降低固化后的交联密度,使环氧胶的胶接强度下降。     

既有建筑隔震碳纤维复合材料的性能测试

采用快速模压成型法制备了建筑隔震碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度和固化温度对碳纤维复合材料拉伸性能和摩擦性能的影响。结果表明,当模压压力从6 MPa上升至14 MPa时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都呈现先增加后减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当加压温度从100℃上升至130℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当固化温度从130℃上升至160℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大的趋势。适宜的建筑隔震碳纤维复合材料制备工艺为：模压压力10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃。     

EPDM/PA配比对硫化胶老化性能及耐油性能的影响

研究了三元乙丙橡胶(EPDM)/三元尼龙(PA)配比对其硫化胶热空气老化前后和油中浸泡后物理机械性能的影响。结果表明,随着PA用量的增大,硫化胶拉伸强度下降后趋于稳定,撕裂强度变化不大,100%定伸应力和DIN磨耗均呈上升趋势,拉断伸长率、浸油后的质量变化率和体积变化率均下降,正硫化时间变长。热空气老化后,硫化胶拉伸强度、硬度、100%定伸应力和拉断伸长率变化趋势同常温下一致。浸油后,硫化胶拉伸强度、100%定伸应力均呈上升趋势,拉断伸长率先是不变然后下降。     

室温固化环氧树脂结构胶的研制及性能研究

采用硫脲与1,6-己二胺化学反应,合成了一种高活性环氧树脂固化剂,制备了可室温快速固化的环氧树脂结构胶,并分析了其预热温度对凝胶时间、预热时间和固化温度对钢-钢剪切拉伸强度的影响。实验结果表明:环氧树脂胶液在预热温度为23～27℃时,出现凝胶状态的时间较短(为14～18min),此状态下的胶体所粘接的试样在室温下固化均可达到较高的钢-钢剪切拉伸强度,并且固化温度越高,钢-钢剪切拉伸强度越大,当固化温度为40℃时,钢-钢剪切拉伸强度可达105.8MPa。     

影响碳纤维单向带复合材料拉伸强度的因素分析

本文从加强片材料、加强片角度、加强片长度、胶接、铣切、测试等因素分析影响碳纤维单向带复合材料(简称单向带)拉伸强度的原因,通过试验,表明在现有的胶接工艺体系下,保持材料试验机的对中性,加强片材料、加强片角度、加强片长度对拉伸强度影响不大,而铣切环节对拉伸强度影响很大,改善现有的铣切技术条件,可以显著提高单向带拉伸强度的测试结果。     

运动训练器材用碳纤维复合材料的湿热老化行为研究

采用真空辅助成型的方法制备运动训练器材碳纤维复合材料层合板,研究了40℃和60℃的湿热老化环境下碳纤维复合材料的吸湿率、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和剪切强度变化,并观察了不同老化条件下的拉伸断口形貌。结果表明,温度越高,运动训练器材碳纤维复合材料的平衡吸湿率、线性段斜率和扩散系数越大。当湿热老化温度为40℃和60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度都先增后减,分别在老化时间为14d和7d时取得最大值。当湿热老化温度为40℃和60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的压缩强度先增大后减小,在老化时间为35d时取得最大值。当湿热老化温度为40℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的剪切强度先增大后减小,在老化时间为7d时取得最大值;当湿热老化温度为60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的剪切强度逐渐减小。碳纤维复合材料在湿热环境下的力学性能变化,主要与温度和湿度共同作用下碳纤维复合材料的增塑和固化有关。     

水分对环氧／酸酐胶液体系及FRP性能的影响

本文研究了空气湿度对开放式浸胶工艺成型的环氧／酸酐固化体系玻璃钢的影响。分析了空气中水分进入胶液的方式,以及不同含水率对胶液体系的粘度、活化能的影Ⅱ向;探讨了水分影响固化过程的机理;同时检测了体系中水分对FRP机械和电性能的影响。结果表明：在开放式浸胶工艺中,水分通过纤维吸附、酸酐的吸湿进入胶液体系,达到环氧体系的3％左右。当环氧体系的含水率超过4．8％时,对FRP电性能影响显著,同时其机械性能也有所下降。     

国产T800级碳纤维复丝拉伸强度测量不确定度的评定

依据GB/T 3362—2017《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》的要求,以国产T800级碳纤维复丝为试样,对其拉伸强度测量不确定度进行了评定.结果表明:国产T800级碳纤维拉伸强度的扩展不确定度结果为(5923±228)MPa,主要来源为线密度计算和测量结果重复性;...     

Modification Jute Yarn with HEMA by Thermal Curing Method

Jute, an important lignocellulosic fiber, can be incorporated in monomer like HEMA in different ways for achieving desired properties and texture. But its high level of moisture absorption, poor wettability and insufficient adhesion between untreated fiber and the polymer matrix lead to debonding with age. In order to improve the above qualities, adequate surface modification is required. In our present work, jute yarn surface modification was done by graft copolymerization of 2-hydroxyethylmethacrylate (HEMA). Jute yarns soaked into HEMA (5–30%) + MeOH and benzoyl peroxide (2%) solution and were cured in an oven at different temperature (30–70°C) for different curing time (15–60 min). Concentration of monomer, soaking time, curing temperature and curing time were optimized with the extent of tensile properties and polymer loading (%PL). Enhanced tensile strength (137%) and polymer loading (36%) were achieved by 20% HEMA solution with 15 min soaking time, 30 min curing temperature at 50°C. The fiber surface was pretreated with 0.05–0.5% KMnO₄ solution and grafted with the optimized conditions. It was observed that KMnO₄ treatment only increases the PL while it decreases the tensile properties a lot, which is even lower than the raw fiber. An experiment involving water absorption capacity shows that water uptake by treated sample is much lower than that of the untreated samples. During weathering in accelerated weathering tester, the treated samples exhibited less loss of the physico-mechanical properties than untreated yarns.     

脂肪族蓖麻油聚氨酯互穿网络型聚合物拉伸强度的研究

用蓖麻油(CO)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)和单体交联剂苯乙烯(St)、丙烯腈(AN)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为主要原料,制得了HDI/St、HDI/AN和HDI/MMA等3种蓖麻油/聚氨酯互穿网络型聚合物(CO-PU IPN);研究了CO-PU IPN组成对拉伸性能的影响,并利用红外光谱分析对IPN的潮气固化过程进行了分析。结果表明,随着固化时间的延长,CO-PU IPN的拉伸强度逐渐增大,6d后基本达到最大值;HDI/St、HDI/AN和HDI/MMA型CO-PU IPN的拉伸强度差别不大;增加预聚体中NCO/OH的摩尔比nNCO/nOH,CO-PU IPN的拉伸强度都是先增加,后减小,在nNCO/nOH为3·25时出现最大值。     

干喷湿纺聚丙烯腈原丝的预氧化和碳化工艺

分析了预氧化时间、温度对预氧丝密度的影响,研究了预氧丝密度和牵伸率以及张力、碳化升温速率与碳纤维抗拉强度之间的关系。试验结果证明:延长预氧化时间和提高预氧化温度,预氧丝密度提高;当预氧丝密度为1.355 g/cm3时,得到的碳纤维的强度最高;当预氧化牵伸率为0.93%时,对应的碳纤维强度为4.84 GPa;在300℃/min低温碳化升温速率和1000℃/min高温碳化升温速率下,可以得到高性能碳纤维。     

后处理温度对EP/CF复合材料拉伸性能影响

采用模压成型工艺和拉挤工艺制备了加捻碳纤维增强环氧树脂(EP/CF)复合材料,利用微机控制电液伺服万能试验机和扫描电子显微镜研究了不同后处理温度对EP/CF复合材料的拉伸性能和断面微观形貌的影响。研究表明,相对于高温后处理下的EP/CF复合材料,室温后处理下的EP/CF复合材料的拉伸强度较优,其拉伸强度接近890 MPa;而随着后处理温度的升高,EP/CF复合材料的截面和表面显微硬度值呈先上升后下降趋势,当后处理温度为150℃时,其硬度值最优。随着后处理温度的上升,样品的断面形态由撕拉态变为剪切状态,整个断面转变为脆性断面,EP与CF之间的界面变差。较优后处理工艺为低温后处理;同时,常温固化剂下的EP和CF体系选择后处理工艺优化时,后固化温度应接近固化体系温度进行优化处理。     

Adhesion properties of soy protein with fiber cardboard

Adhesion properties of soy protein isolate (SPI) on fiber cardboard and effects of press conditions, pre-pressing drying time, and protein concentrations on gluing strength were investigated. Shear strength increased as press time, press pressure, and/or press temperature increased. The effect of temperature on shear strength became more significant at high press pressure. The shear strength of the SPI adhesive on fiber cardboard decreased by 12–25% after water soaking. Shear strength increased as pre-pressing drying time increased and reached its maximal value at about 10 min. An SPI/water ratio of 12∶100 (w/w) gave the highest gluing strength. The specimens showed complete cohesive failure (fiber cardboard failure) except for soaked specimens pressed at low press temperature, low pressure, and short press time. Specimens pressed at 25°C and 2 MPa for 5 min with pre-pressing drying time of 10 min and an SPI/water ratio of 12∶100 (w/w) had T-peel strength and tensile bonding strength of 1.15 N/mm and 0.62 MPa, respectively, without water soaking, and 1.11 N/mm and 0.24 MPa, respectively, with water soaking.     

一种回转体类构件用中低温固化环氧树脂体系研究

采用等温黏度实验和浇铸体力学性能测试来优选自制改性固化剂CUR–1的配比,通过不同升温速率下的固化过程差示扫描量热并对固化物进行傅立叶变换红外光谱分析,确定了体系的固化制度,研制出一种适用于发动机壳体或结构复杂的回转体类结构件的碳纤维湿法缠绕树脂基复合材料的中低温固化环氧树脂体系,用湿法缠绕工艺制作单向纤维缠绕成型复合材料环(NOL环)并进行了性能测试。结果表明:当CUR–1的含量为15份时,树脂体系具有适于湿法缠绕工艺的黏度和使用期,树脂可在80℃完全固化,同时浇铸体拉伸强度为84 MPa,拉伸弹性模量为3.8 GPa,断裂伸长率为5.4%,热变形温度为131℃。该树脂体系与纤维粘结性好,NOL环力学性能高,NOL环拉伸强度为2 451 MPa,拉伸弹性模量为146 GPa,层剪切强度为55 MPa。     

吸水性对尼龙紧固件拉伸强度的影响

对由玻璃纤维增强尼龙610注塑成型的螺栓进行吸水试验,用扫描电镜对不同浸水时间后的螺栓内部组织进行了显微观察,分析了水分引起螺栓拉伸强度变化的机理。结果表明,螺栓在水中的吸水量随浸水时间的延长而增加,初期增加较快,而后随着吸水饱和值的趋近而渐缓。螺栓浸水后,其拉伸强度先小幅度升高后下降,拉伸强度的最大提高量和下降量分别为烘干状态下的5.6%和21.5%。     

炭纤维表面处理对短炭纤维增强炭基复合材料强度的影响

为了增强炭纤维的表面活性,提高炭纤维与基体炭的结合强度,用浓硝酸对炭纤维进行了表面氧化处理。考察了处理时间和处理温度对短炭纤维增强炭基复合材料（ＳＣＦＲＣ）力学性能的影响;用扫描电子显微镜（ＳＥＭ）对ＳＣＦＲＣ的弯曲断面进行了观察。结果表明：对炭纤维进行表面处理可以提高其与基体炭的结合强度,炭纤维与基体炭的结合强度以及ＳＣＦＲＣ的抗弯强度均随着炭纤维氧化处理时间的增加和处理温度的升高而增大     

增材制造连续碳纤维增强金属基复合材料性能

采用增材制造工艺方法进行具有高比强度、密度小等优良性能连续碳纤维增强金属基复合材料的直接制备。研究了连续碳纤维表面改性、路径搭接率、打印喷头温度、基板温度、打印速度等过程处理方法及工艺参数对所制备金属基复合材料抗拉强度的影响。研究结果表明,对连续碳纤维原材料实施表面改性处理,可以实现制备过程中熔融金属基体与连续碳纤维之间的良好浸润复合,以提高复合材料的抗拉强度;增大路径搭接率,可以有效提高增材制造复合材料内部纤维的体积占比,从而增大其抗拉强度;升高打印喷头温度、基板温度、打印速度,可以减小熔融金属表面张力,提高其流动性,并有利于沉积层间实现良好重熔,从而有效避免在已沉积层表面裂纹处和路径搭接区凹坑处形成气孔缺陷,进一步提升复合材料的抗拉强度。