三维编织碳纤维尼龙复合材料的研究

根据碱催化阴离子聚合原理，用液态原位聚合方法制备了尼龙／三维编织碳纤维复合材料（PA／C3D），介绍其成型工艺过程，测试并分析了PA／C3D复合材料的力学性能及影响因素。结果表明，PA／C3D复合材料具有比长碳纤维增强尼龙（PA／CL）复合材料高的冲击强度和剪切强度，其弯曲性能低于PA／CL复合材料。碳纤维空气氧化处理后制备的PA／C3D复合材料的弯曲强度、弯曲弹性模量及平面剪切强度均有所提高，但冲击强度下降。     

制备工艺对C3D/EP复合材料力学性能的影响

本文采用了两种工艺制备三维编织碳纤维增强环氧树脂基(C3D/EP)复合材料,并对其力学性能和微观结构进行了研究和分析.结果表明,孔隙对复合材料的影响较大,相对RTM工艺制备的复合材料,真空浸渍法制备的复合材料有较高的空隙率,较低的弯曲强度和弯曲模量、较好的冲击性能.     

碳纤维-环氧树脂复合材料的制备及力学性能表征

用低温等离子体技术对碳纤维针织物进行处理,将E-44环氧树脂基体与碳纤维织物进行复合,在温度为40℃、模压压力1.5 MPa条件下,采用模压成型法,加热1 h,保温2 h后,制备出碳纤维复合材料。测试了复合材料的拉伸性能、弯曲性能及压缩性能,得出经过等离子体处理后,碳纤维复合材料的纵向拉伸强度比改性处理前提高了31.12%,横向拉伸强度提高了40.61%;纵向弯曲强度提高了26.42%,横向弯曲强度提高了23.41%;纵向抗压强度提高了40.41%,横向抗压强度提高了29.74%。等离子体处理有利于碳纤维与树脂的结合,使得制备出的碳纤维复合材料的力学性能得到提高。     

UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式，基于三维四向编织结构，以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体，以环氧树脂(EP)为基体，采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料，并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式，破坏模式呈现为塑性破坏特征；基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下，采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳，较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。     

碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

建筑用碳纤维复合材料的增强改性与性能研究

采用挤出注塑工艺制备了碳纤维复合材料,研究了氧化石墨烯（GO）含量和短切碳纤维（SCF）增强对碳纤维复合材料表面形貌、热稳定性和力学性能的影响。结果表明,不同含量氧化石墨烯处理的SCF试样表面可见断续分布、均匀分布和局部富集的氧化石墨烯。氧化石墨烯在SCF外包裹有助于抑制聚丙烯树脂结晶并提升导热性;随着GO含量升高,GO-SCF/PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度先增大后减小,在GO含量为0.5%时取得最大值;PP、GO0.5-PP和GO1-PP的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相差不大,而GO0.5-SCF/GO0.5-PP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度要高于GO-SCF/PP复合材料,且具有最佳的综合力学性能。     

碳纤维增强聚甲醛复合材料的制备及性能研究

以碳纤维为增强体,用双螺杆挤出机共混制备了碳纤维增强聚甲醛复合材料,研究了碳纤维含量对复合材料的力学性能、热性能、熔体流动性能的影响。结果表明,碳纤维的加入大幅提高了复合材料的力学性能,改善了热稳定性能,但熔体流动速率减小;当碳纤维质量分数为25%时,复合材料的弯曲弹性模量、弯曲强度、拉伸强度、缺口冲击强度、断裂伸长率分别为19.8 GPa,187 MPa,153 MPa,16.2 kJ/m2,0.52%,综合力学性能最佳。     

CVI法制备三维碳纤维增韧碳化硅复合材料

利用三维编织的碳纤维预制体，采用等温ＣＶＩ的方法制备出了碳纤维增韧碳化硅复合材料。对于无碳界面层的复合材料（Ｃ／ＳｉＣ），弯曲强度和断裂韧性随密度的提高而提高，最大值分别为５２０ＭＰａ和１６．５ＭＰａ·ｍ＾１／２。密度高的复合材料呈明显的脆性断裂，而密度较低的材料在断裂过程中存在纤维束的拔出而表现出韧性断裂行为。密度较高和无碳界面的复合材料，经１５５０℃高温处理后，弯曲强度明显降低（３５０ＭＰａ）     

PE-HD/CF/HGB三元复合材料的制备及力学性能

以高密度聚乙烯(PE-HD)为基体、碳纤维(CF)为增强材料,采用双辊塑炼工艺制备了PE-HD/CF复合材料,力学性能测试结果表明该复合材料的拉伸和弯曲性能随CF含量的增加而增大,但缺口冲击强度逐渐下降。在该复合材料基础上添加空心玻璃微珠(HGB)制得PE-HD/CF/HGB三元复合材料,力学性能测试结果表明当HGB用量为10份且CF用量为15份时,三元复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度均达到最大,分别为46.98 MPa,45.69 MPa和8.17 kJ/m2,较未加HGB的PE-HD/CF复合材料分别提高了7.19%,4.17%和10.4%。扫描电子显微镜结果表明,HGB主要通过其变形和破坏来吸收冲击能量,从而提高复合材料的韧性。     

环氧树脂/短切碳纤维复合材料性能研究

制备出了短切碳纤维增强TDE-85环氧树脂复合材料,研究了碳纤维的含量对复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明,碳纤维的加入有利于复合材料力学性能和耐热性能的提高,并在碳纤维含量为0.25%时,复合材料的拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了29.33%、25.31%、30.28%和68.93%。此外,对复合材料的弯曲断裂面进行了微观形貌分析,结果表明一定量的碳纤维可以较好地分散在树脂基体中,同时,碳纤维原丝和树脂基体的界面结合比较弱,主要依赖于两相之间的物理嵌合。     

高流动性碳纤维增强尼龙66的制备与性能

以尼龙66为基体材料,添加碳纤维、增韧剂、流动改性剂等相关功能助剂,通过双螺杆挤出机制备了碳纤维增强尼龙66复合材料,采用注塑工艺制备了碳纤维增强尼龙66复合材料的标准试样,研究了碳纤维及流动改性剂含量对复合材料力学性能和熔体流动性能的影响。结果表明,提升碳纤维含量可以大幅度提高碳纤维增强尼龙66复合材料的力学性能,当碳纤维质量分数为35%时,复合材料的拉伸强度达到251 MPa,比纯尼龙66树脂提高了210%,弯曲强度由纯树脂的72 MPa提高到358 MPa,提高了397%,缺口冲击强度提高了178%,达到22 kJ/m~2。通过加入流动改性剂可以提高碳纤维增强尼龙66复合材料的熔体流动速率(MFR),并且不影响复合材料的力学性能,当流动改性剂的质量分数为1%时,碳纤维质量分数为25%的复合材料的MFR达到16.1 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了193%,碳纤维质量分数为35%的复合材料的MFR为15.5 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了319%。     

三维编织PE-UHMW纤维增强PMMA复合材料的力学性能研究

采用真空浸渍法制备了三维编织超高相对分子质量聚乙烯(PE-UHMW3D)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)复合材料，重点研究了该复合材料的力学性能、纤维体积含量对复合材料力学性能的影响以及吸湿前后力学性能的对比。研究表明，PE-UHMW3D/PMMA复合材料具有较好的冲击强度。纤维经表面处理后，其弯曲强度、弯曲模量、横向和纵向剪切强度均有不同程度的提高，冲击强度略有下降。随着纤维体积含量的增加，横向剪切强度增加，纵向剪切和弯曲强度增加到一定程度反而下降。吸湿平衡后的力学性能有所下降。     

辐射改性三维编织增强聚合物复合材料的研究

采用Co—60γ射线辐照的方法对碳纤维表面进行活化处理和对丙烯酸环氧酯树脂进行辐射固化，进而制备出高性能的纤维增强聚合物复合材料。经检测，得到的复合材料的力学性能为：弯曲强度382MPa，弯曲模量24．3GPa，剪切强度276MPa，冲击强度165kJ．m^-2。     

上浆剂类型对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能影响

本文研究了乙烯基酯树脂固化工艺,并根据固化工艺制备出不同上浆剂的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料,并对复合材料进行了力学性能和热稳定性能测试,结果表明水性聚氨酯上浆剂碳纤维较水性环氧上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸强度提升了16%,弯曲强度提高10%,层间剪切强度提高19%,并采用扫描电镜(SEM)分析了两种上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的层间剪切断面的表面形态,发现聚氨酯上浆剂的碳纤维能够与乙烯基酯树脂有更好的界面结合性能。     

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

体能训练器械引入改性碳纤维复合材料的性能测试研究

采用分子沉淀法在碳纤维表面接枝碳纳米管进行改性，制备了体能训练器械用碳纤维复合材料。对比分析了未改性和接枝改性碳纤维及其复合材料的显微形貌、拉伸性能和冲击性能。结果表明，碳纤维在接枝表面改性后，表面形成了含O和含N的官能团，且随着接枝层数增多，碳纤维表面接枝CNTs逐渐增多，未发生明显团聚。改性碳纤维的单丝拉伸强度、界面剪切强度会得到不同程度提高；经过接枝改性处理后，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都有不同程度提高，且随着接枝改性层数的增加，改性碳纤维复合材料的碳纤维复合材料的冲击形成功、裂纹扩展功和总冲击功都逐渐增大。接枝改性处理有助于提升碳纤维单丝和复合材料的力学性能。     

碳纤维上浆剂的制备及增强聚酰胺6复合材料

采用己内酰胺(CPL)得到两端为羧基的改性聚酰胺6低聚物(LPA6),将其与环氧树脂反应制得环氧树脂乳液。通过在碳纤维表面沉积施胶剂后,提高了碳纤维表面的极性和表面能。测试结果显示,碳纤维的接触角较未上浆减小19%,碳纤维复合材料拉伸强度较未上浆提高17.7%,拉伸应变较未上浆提高了16.7%,无缺口冲击强度较未上浆提高了21%,缺口冲击强度较未上浆提高了16%。     

碳纤维布/玻纤布增强聚氨酯复合材料的研究

以聚氨酯为基体树脂,分别以碳纤维布、玻璃纤维布和这两种纤维布交替铺叠作为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了4种复合材料.考察了纤维布的铺层结构对复合材料的弯曲、拉伸和冲击性能的影响.结果显示,复合材料的拉伸模量和弯曲模量随碳纤维含量增加而增加,冲击强度则降低.分别采用TGA、DMA和SEM对复合材料的热性能、界面...     

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。     

碳纤维改性HA/PMMA生物复合材料力学性能的研究

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维增强纳米羟基磷灰石(HA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料。研究了碳纤维的含量和长度对HA/PMMA复合材料结构和力学性能的影响。采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的力学性能及断面的微观形貌进行了测试和表征。结果表明:碳纤维在HA/PMMA复合材料中分布均匀,有效提高了复合材料的力学性能;碳纤维含量为4%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和弹性模量等均达到最大值;复合材料的断裂伸长率随碳纤维含量的增加而减小;当碳纤维含量一定时,随其长度的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均增加,但断裂伸长率降低。