炭纤维单丝微滴界面应力分布的拉曼光谱分析

采用激光拉曼光谱技术研究了聚丙烯腈基炭纤维/环氧树脂微滴的微观力学性能。根据炭纤维应变与G峰拉曼位移之间的关系,使用自制的微加载装置,讨论了微滴在不同应变情况下的层间剪切应力和应力传递效应。实验发现,无论是否受外力,微滴中纤维所受总应力均呈"驼峰"形状分布,界面剪切应力最大值出现在微滴的边缘区域。进一步研究发现,外载作用力影响纤维与树脂基体间的应力传递效应。     

碳纤维/TDE85环氧树脂复合材料界面性能的研究

高性能碳纤维增强树脂基复合材料因其轻质、高强、高模量等优势,已在航空航天等领域广泛应用,增强体与树脂基体之间的界面结合状况对其性能有很大影响,因此对界面进行研究具有非常重要的意义。本文分别研究了T800、CCF300、T300三种碳纤维增强TDE85环氧树脂复合材料的界面性能。运用XPS对碳纤维和单纤维复合材料试样的表面化学成分进行了表征,XPS结果表明,与树脂复合后,碳纤维表面官能团的含量、结构及化学环境都发生了明显的变化,界面产生了较强的物理和化学作用。利用DCT21测量仪测试碳纤维与环氧树脂TDE85的接触角,分析了纤维与树脂的润湿性,实验结果显示纤维与树脂的润湿性良好。在此基础上,通过微滴脱粘方法测量纤维与树脂的界面剪切强度,以表征其界面粘结性能。微滴脱粘的实验结果显示,T800/TDE85体系的IFSS值高达79.7MPa,比T300/TDE85、CCF30/TDE850体系分别高21%、24%。     

两种成型工艺碳纤维/环氧树脂复合材料的拉压力学性能与破坏机制

对采用高压-树脂传递模塑(HP-RTM)成型工艺和湿法压膜(WCM)成型工艺制备的碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层合板进行力学试验,并观察微观组织和破坏形貌。结果表明:HP-RTM工艺制备的CF/EP复合材料单向板中纤维排列一致性较好、树脂分布均匀,但是纤维和树脂结合界面较差,其平均力学性能要优于WCM工艺,但是数据离散程度高,稳定性较差。     

三维编织Cf/SiC复合材料的拉伸破坏行为

通过三维编织碳纤维(carbon fiber，Cf)／SiC复合材料样品单向拉伸以及单向拉伸加卸载实验．结合样品断口观察．从宏观上分析了三维编织Cf／SiC复合材料单向拉伸时的力学响应，为进一步描述三维编织Cf／SiC复合材料力学行为奠定了实验基础。实验结果表明：三维编织Cf／SiC复合材料单向拉伸时，卸载模量衰减与应力呈线性关系，残余应变的增加与应力呈二次函数关系。微裂纹主要在编织节点处萌生，沿纤维束界面扩展，最终在编织节点处汇合，导致样品发生破坏。     

三维针刺碳纤维增强SiC复合材料在加载-卸载下的拉伸行为

对T300碳纤维增强三维针刺碳纤维增强SiC(C/SiC)复合材料(纤维体积含量为30%)的单调和加载-卸载拉伸载荷下的拉伸行为进行了研究.结果表明:T300碳纤维增强三维针刺C/SiC复合材料的拉伸强度和断裂应变分别为129.6MPa和0.61%.单调和加载-卸载拉伸应力-应变曲线均为非线性变化,主要是复合材料中裂纹的扩展,界面相脱黏和滑移,以及纤维的逐步断裂和拔出所致,使得复合材料在拉伸载荷下呈非脆性破坏.卸载应力水平对卸载后的残余应变和再加载模量有较大影响.卸载应力小于80 MPa时,随着卸载应力的增加,残余应变线性增加,模量线性降低:卸载应力高于80MPa时,二者随着卸载应力的增加而呈二次函数快速变化.     

基于NOL环的高性能纤维与环氧树脂的匹配性研究

纤维与树脂的界面对复合材料的整体力学性能有着显著的影响。基于NOL环的宏观力学测试一般被用来反映复合材料的界面粘结性能,因此适用于评价纤维与树脂之间的宏观力学性能匹配性。为了探究高性能碳纤维T700SC、T800HB及高强玻璃纤维与环氧树脂的宏观力学性能匹配性,本研究首先根据GB/T 1458—2008国家标准制备NOL环试样,再借助NOL环的拉伸和层间剪切强度测试分析了高性能纤维与环氧树脂不同匹配组合宏观力学性能差异的原因,并寻找出最佳匹配组合。结果表明:玻璃纤维与环氧树脂的界面存在最佳的粘结强度,而且不同粘结强度导致拉伸强度和破坏机理不同,而碳纤维复合材料界面性能较差,容易分层破坏;T800HB与环氧树脂的宏观力学匹配性优于T700SC,环氧树脂力学性能、碳纤维的表面微观结构与性质以及环氧树脂与碳纤维之间的相互作用关系是影响界面粘结性能的根本原因。该研究在高性能纤维单向复合材料的材料选择与设计方面具有现实意义。     

微脱黏法在碳纤维/环氧树脂界面性能评价中的应用

利用微脱黏法测定碳纤维/环氧树脂复合材料的界面剪切强度,并分析了造成测试结果分散的影响因素.结果表明:在脱黏过程中,最大脱黏力随碳纤维埋人环氧树脂内长度的增加而线性递增,当埋人长度超过一定值后最大脱黏力趋于稳定:碳纤维与环氧树脂间的接触角对复合材料界面剪切强度有一定影响,接触角越大,界面剪切强度越高;测试结果的分散性与树脂微球的半月板区域、钳口区等因素有关;未经表面处理的碳纤维增强环氧树脂复合材料的界面剪切强度仪为39.4 MPa,低于处理后的复合材料(60.6 MPa).     

CFRP汽车储气罐低速冲击损伤特性分析

将CFRP汽车储气罐的低速冲击过程作为研究对象,建立了CFRP汽车储气罐冲击损伤多尺度分析有限元模型。在宏观层面分析了储气罐工况、冲头质量、冲击速度及碳纤维增强树脂基复合材料中碳纤维的缠绕角度等因素,对储气罐冲击损伤特性的影响。在微观层面,研究了纤维增强相、树脂基体相及界面相等细观组分材料,对复合材料RVE模型的影响。结果表明,背离冲击一侧的复合材料损伤面积大于受冲击侧,损伤的形貌呈不规则分布。复合材料拉伸损伤起始单元的数量约为压缩损伤起始单元数的1/5。复合材料中,当碳纤维[90/90/90/90/90]环向缠绕时,储气罐抗冲击性能较好。复合材料中碳纤维含量约为55%时,CFRP汽车储气罐抗冲击性较优。界面厚度的增加,提高了复合材料的承载能力。     

连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的制备及力学性能

采用自主研发的连续碳纤维/聚醚醚酮热熔法预浸料(HC2110),通过热压成型工艺制备了复合材料层合板。测试了复合材料的力学性能,表征了微观形貌和破坏模式。预浸料热性能测试表明,HC2110预浸料较国外材料(TC1200)的耐热性及成型工艺性较优。微观形貌分析表明,复合材料层合板中纤维分布均匀性对0°拉伸性能影响较小;而纤维和树脂的界面结合较差是导致90°拉伸强度明显偏低的主要原因。     

VARTM用高性能双酚F环氧/酸酐固化体系的性能

采用示差扫描量热仪,力学性能测试,扫描电镜分析和热重分析研究了在双酚F环氧树脂/酸酐固化体系中加入纳米粒子型增韧剂的效果。并以加入纳米粒子增韧剂的树脂体系为基体,碳纤维平纹布为增强体,通过真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了复合材料,对其力学性能和微缺陷进行了研究。结果表明,加入纳米粒子型增韧剂后,在弯曲强度损失较小的情况下,浇注体的拉伸性能有所提高,冲击韧性大幅增加。制备的复合材料树脂/纤维浸润良好,没有干斑存在,微缺陷较少,力学性能优异,有望用于VARTM成型大型汽车结构部件的制造。     

热敏变色纤维材料

详细介绍了热敏变色材料的发展和目前的研究情况 ,常用变色剂的类型及其变色机理和热敏变色纤维的制造方法。     

聚丙烯腈纤维的熔融纺丝

综述了聚丙烯腈纤维的熔融纺丝工艺 ,主要介绍了非增塑融纺的聚丙烯腈树脂及纤维的制备方法和性质。     

用磷酸盐催化预处理制备粘胶活性炭纤维毡

由磷酸盐催化处理的粘胶纤维毡在N2气氛下于820℃炭化，随后用水蒸汽活化，测定了粘胶活性炭纤维毡的比表面积及其静态苯吸附量。考察了磷酸盐的浓度对炭化收率及各种工艺因素对粘胶活性炭纤维毡活化性能的影响。经催化预处理820℃下水蒸汽活化的粘胶活性炭纤维其比表面积在1500～2100m2／g（BET）之间，静态苹吸附县为70Wt％～90Wt％。通过磷酸盐催化预处理可有效地提高粘胶纤维毡的炭化收率，改善粘胶活性炭纤维毡的吸附特性。     

炭纤维复合材料在汽车工业的应用

介绍炭纤维复合材料在汽车工业应用的现状与前景,包括复合材料在汽车工业应用现状、供汽车应用的低成本炭纤维生产技术研制计划、扩大炭纤维复合材料在汽车工业应用要注意的问题等。     

强酸型阳离子交换纤维的直接法制备

聚乙烯醇（PVA）纤维直接脱水反应形成多烯化纤维,随后磺化处理制得盐解交换容量达2～3.2mmol•g^-1的强酸型阳离子交换纤维.讨论了脱水剂、加热温度与气氛对脱水反应的影响以及脱水率、磺化温度及时间对产品盐解交换容量的影响.IR分析表明脱水纤维出现共轭C=C双键的伸缩振动吸收峰,产品在1200 cm^-1、1040 cm^-1处出现了S=O键和C=S键的伸缩振动吸收峰.电子衍射结果表明脱水反应施加张紧力能使纤维保持类晶结构.     

涤纶短纤维差别化产品的开发和市场前景

叙述了在合成纤维短纤维试验装置上 ,使用直接纺丝、间接纺丝、复合纺丝等技术 ,开发和研制的涤纶差别化纤维产品——细旦缝纫线用短纤维 ,复合纺丝芳香纤维、涤纶超短纤维、高收缩纤维、“奇异”纤维、增白纤维、中空纤维。同时 ,也对涤纶短纤维差别化产品的市场前景进行探讨 ,认为有显性市场和潜在市场可以开拓     

积极开发差别化纤维促进化纤工业的发展

提出了开发差别化纤维的思路及应当注意的几个问题,在确立开发的品种时应以需求为导向,以技术为基础,考虑产品的经济效益,同时要自始至终有一条整体的思路。还对近年来发达国家已开发或欲开发的差别化纤维品种作了介绍。开发差别化纤维是我国化纤发展的必然趋势。     

天然纤维增强不饱和聚酯复合材料的界面研究进展

天然纤维具有强度高、环境友好、密度小、成本低等优点,可替代玻璃纤维或碳纤维作为不饱和聚酯树脂的增强材料。由于天然纤维与不饱和聚酯的界面结合较差,复合材料的机械性能不高,通常采取物理或化学的方法对其进行预处理,以提高纤维与基体之间的界面结合强度。本文总结了天然纤维常用的几种表面改性方法及其对不饱和聚酯树脂的增强效果。     

化学处理光纤丝对光纤束制作的影响

光纤在拉制时虽然喷涂浸润剂,使光纤表面具备粘结、润滑、抗静电等良好性能,但在制作光纤束时,特别是大通光直径(＞Φ14)光纤束,光纤丝的集束力会显不够,使光纤丝在端面不能完全笔直排列,或集束不紧密,而出现花斑及胶缝现象。介绍了化学处理光纤丝的方法、原理及其在光纤束制作过程中对于消除胶缝和花斑的影响。通过化学处理光纤丝法可改善光纤的表面性能,使光纤束的制造成品率及质量大大提高。     

磷酸处理对三维编织芳纶纤维/双马来酰亚胺力学性能的影响

本文采用RTM工艺制备了三维编织芳纶纤维增强双马来酰亚胺复合材料,并考察了磷酸处理芳纶纤维对复合材料界面结合及力学性能的影响.结果表明,磷酸处理能增加纤维表面活性官能团含量,改善纤维与基体间的界面结合,提高复合材料的弯曲、剪切和冲击性能.