光固化ES/CEP共混物及其复合材料力学性能研究

设计了不同质量比的有机硅环氧树脂/脂环族环氧树脂(ES/CEP)共混物,采用光固化技术,分别制备了ES/CEP共混物试样(EP)、玻璃纤维增强复合材料(GF/ES-CEP)以及GF/ES-CEP复合材料为补片的粘接修理铝合金试样,重点研究了有机硅环氧树脂(ES)的质量分数对试样拉伸力学性能的影响。结果表明:CEP添加ES、EP的抗拉强度有逐渐降低的趋势,延伸率则先增加后下降,EP的力学性能在加入15%的ES时达到最佳;GF/ES-CEP复合材料抗拉强度和延伸率则随ES比例的增加先上升后下降。以GF/ES-CEP复合材料为补片的复合材料粘接修理铝合金试样主要发生胶层与损伤结构界面的剥离破坏,表明复合材料力学性能优于界面力学性能。水浴处理后,GF/ES-CEP复合材料修理铝合金试样的力学性能有明显下降,加入适量有机硅树脂可以提高修复试样的耐湿热性能。     

非穿透性结构损伤修理研究

研究了非穿透性结构损伤的修理,讨论了树脂填充、增强树脂填充和复合材料粘接3种修理方法对结构承载能力恢复的影响。研究结果表明,前2种方法对结构承载能力的恢复影响较小,复合材料粘接修理可以很好地恢复结构的承载能力,其中采用碳纤维复合材料比玻璃纤维复合材料补片可以获得更好的修理效果。随着补片厚度和刚度的增加,粘接修理结构的破坏形式以剥离破坏为主。     

薄层合板单面贴补修理拉伸性能研究

贴补修理是工艺简单、应用较广的复合材料结构修补技术。对含有孔穿透损伤的复合材料层合板单面贴补修理试验件进行拉伸试验,保持补片的铺层顺序、厚度不变,改变补片的直径,考察补片直径对单面贴补修理效果的影响,并根据试验过程中采集的试验件相应位置的应变数据以及载荷位移曲线分析其失效机理。结果表明,单面贴补修理试验件的强度恢复率约为34%～50%,且贴补修理对于含穿透孔损伤层合板的刚度具有一定的恢复作用,而且随着补片直径的增大,强度恢复率增高。当补片直径较小时,胶层先于母板发生破坏,此时的修理效果不明显;当补片直径增大到一定程度后,胶层承载能力较高,此时贴补修理对损伤件的拉伸强度有一定的提高作用。在试验基础上建立了有限元模型,能有效预测贴补修理件的破坏模式、拉伸强度,并可分析得到试验件的应力分布;改变有限元模型参数,研究最佳效果的补片尺寸与损伤孔径之间的关系。结果表明,当补片直径比损伤孔径大30 mm～40 mm时可获得较高的修理效率。为复合材料层合板设计贴补修理方案提供了参考。     

改性环氧树脂光固化速粘胶的粘接应用研究

采用玻璃纤维布/光固化胶粘剂复合材料补片,实现对铝合金片的快速粘接与固化。考察了国产UV胶粘剂预聚物和进口UV胶的粘接性能、耐温性能以及粘接强度随胶粘剂相对分子质量及其分布的变化规律。结果表明:进口光固化胶/玻璃纤维布复合材料补片与铝合金片的剪切强度在14.5～23.1MPa之间,国产光固化胶体系剪切强度在11.3～16.6MPa之间,两者均高于铆接强度(10.3MPa);作为胶粘剂基体树脂,相对分子质量分布越宽越有利于粘接强度的提高;此外,-40℃低温与100℃高温对体系粘接强度的影响很小(不超过10%)。     

光固化E44/CER复配树脂基复合材料的力学性能

采用光固化方式制备了一系列不同混合比的脂环族环氧树脂和E44环氧树脂复配树脂基复合材料补片。拉伸性能测试表明,E44质量分数的增加,会导致复合材料拉伸强度逐渐下降。但是,以此为基础进行粘接修理测试表明,粘接修复效率并不随E44质量分数单调变化。当E44含量为10%时,修复效率最好。     

补片尺寸对胶层应力分布的影响

粘接修理结构中,胶层起着传递载荷的作用。其应力状态对于粘接修理结构有着重要的影响。为此,本文用有限元法分析了复合材料粘接修理结构中胶层应力分布随补片尺寸的变化。研究表明,增加补片长度和厚度可以提供补片分担载荷的作用,但是,对胶层的性能要求提高。胶层中大部分区域的应力较低,大部分载荷靠较小面积的胶层传递。修理试样的破坏形式的变化反映了胶层应力分布的变化。     

复合材料层合板贴补修理失效模式分析与修理参数选择

在对复合材料层合板进行渐进失效分析时,Zinoviev刚度退化模型是最常用的刚度退化模型之一,但是该模型涉及的参数较多并且只能用于二维问题,对其进行简化和改进后,不仅参数减少而且可以扩展至三维,基于此改进的Zinoviev刚度退化模型,结合Shokrieh改进的三维Hashin准则,采用INTER205单元对胶层进行模拟,利用ANSYS软件建立了承受面内拉伸荷载的含圆孔缺陷的复合材料层合板双边贴补修理渐进失效三维有限元模型。此有限元模型的结果和试验结果拟合得比较好,验证了改进的Zinoviev退化模型和有限元模型的有效性。利用此有限元模型分析了承受面内拉伸荷载的双边贴补修理复合材料层合板的失效模式,发现主要破坏模式为胶层的脱胶加速了母板中的纤维失效,导致结构最终失效。最后分析了主要修理参数对修理效果的影响,结果表明:增大补片尺寸可以明显提高修补结构的强度;当补片刚度与母板刚度相同时,修补效果较好;当补片厚度为母板厚度一半时,修补效果最好。     

液体成型用环氧树脂体系与碳纤维表面浸润性能研究

采用1,4-丁二醇二缩水甘油醚(BDDGE)、聚乙二醇二缩水甘油醚(PEGDGE)、双酚A聚氧乙烯醚06(BPE-06)3种活性环氧树脂稀释剂,分别制备了低黏度适合复合材料液体成型工艺(LCM)的环氧树脂体系,研究了体系与国产碳纤维(HF10)的表面浸润性。首先,研究了稀释剂结构、用量对环氧树脂体系与碳纤维湿润性的影响;其次,研究了稀释剂/树脂/固化剂体系的湿润温度、反应程度对树脂与碳纤维表面的浸润性影响。采用DCAT21表面/界面张力仪分析了树脂与碳纤维界面的前进接触角;采用Young-Dupre法,计算了树脂与碳纤维的热力学粘附功。结果表明,采用稀释剂降低黏度,可以有效改善树脂体系与碳纤维的浸润性;相同黏度时,不同结构稀释剂提高浸润性效果顺序为:PEGDGEBPE-06BDDGE;升高温度可以提高环氧树脂与碳纤维的浸润性;随着反应程度的提高,树脂体系与碳纤维的湿润性变好。     

SLA 3D打印用有机硅树脂的制备研究

利用光固化三维(3D)打印技术对有机硅材料进行成型加工,需要先对有机硅材料进行光敏改性。采用硅氢加成与酯交换的方法,在硅油上引入丙烯基团,制备出一种立体光固化(SLA)3D打印用光敏有机硅预聚体。在此基础上,对不同种类的光引发剂在光敏有机硅预聚体中的溶解度、固化时间及用量进行了探索;在具有最佳效果的光引发剂的种类与用量下,对光敏有机硅树脂固化深度进行了探索;确定了最佳光固化效果的配方后,对光敏有机硅树脂进行了光固化3D打印成型。结果表明,在实验选材范围内,光引发剂2,4,6-三甲基苯甲酰基-二苯基氧化膦(TPO)在光敏有机硅中具有较大的溶解度与较好的光引发效果;当光引发剂TPO的用量为4%时,光敏有机硅树脂具有较好的光反应特性;在不用活性稀释剂、溶剂以及热能的条件下,制备的有机硅光敏树脂可以在SLA3D打印机中完整地成型出制件。     

自蔓延光固化树脂及其碳纤维复合材料光固化行为

设计了自蔓延光固化树脂体系,并以此为基体制备了UV光固化碳纤维布增强的复合材料。研究了不同组成树脂的自蔓延光固化行为。结果表明,光引发剂和热引发剂相互配合使用可以实现环氧树脂的自蔓延光固化,其中热引发剂可以是自由基也可以是阳离子引发剂,阳离子引发剂比自由基引发剂更容易诱发自蔓延固化。以自蔓延光固化树脂为基体制备的碳纤维布增强的复合材料可以实现快速光固化,其固化过程是树脂的二维平面自蔓延过程。     

紫外光固化体系的研究进展

综述了紫外光固化体系,包括自由基紫外光固化体系、阳离子紫外光固化体系、自由基-阳离子混杂光固化体系和双重固化体系的研究进展。     

树脂基复合材料固化技术发展现状

树脂基复合材料具有比强度高、比模量高、抗疲劳性能优良、工艺性能良好及具有可设计性等特点,近年来被广泛应用于各个领域。介绍了国内外树脂基复合材料基体的固化方法。固化方法主要有热固化、辐射固化、电子束固化。     

二段硫化条件对均聚氯醚橡胶(CO)性能的影响

研究了二段硫化条件(硫化温度和硫化时间)对均聚氯醚橡胶(CO)基本性能和压缩永久变形性能的影响。结果表明,二段硫化温度越高,硫化时间越长,胶料的拉伸强度和定伸应力越大,硬度越高;而撕裂强度、伸长率、拉断永久变形以及压缩永久变形越小,其中胶料的硬度、拉伸强度、伸长率、压缩永久变形在一定时间后基本上趋于平衡,较好的二段硫化条件为150℃～160℃×3～4h。     

UV固化胶粘剂的研究进展

从几方面综述了UV固化技术及其胶粘剂的一些新研究进展 :自由基光固化体系、阳离子光固化体系、混杂光固化体系、双重固化体系 ,并对今后开发工作提出了的建议。     

辐射固化有机硅隔离剂

综述了辐射固化有机硅隔离剂的类型、特点及其研究进展，分析了影响辐射固化有机硅隔离剂性能的因素，概述了辐射固化有机硅隔离剂的应用。     

辐敏齐聚物及其进展

介绍了辐射固化涂料的分类和固化机理,以及辐敏齐聚物的制备、分类、特性及其用途,综述了辐射固化技术和齐聚物的发展情况。     

UV光-暗双重固化体系的研究进展

综述了UV光-暗双重固化体系的研究现状,总结了UV光-暗双重固化中的UV光固化反应和暗聚合反应类型,并重点介绍了UV光-湿气、UV光-热、UV光-空气和复合型4种双重固化方式。与单一的UV光固化技术相比,UV光-暗双重固化能够很好地解决单一UV光固化体系存在的固化不完全等问题,且UV光-暗双重固化技术制得的固化膜普遍具有化学稳定性好、耐侯性优异、环境污染小等优点。     

硫化体系对氯丁橡胶硫化胶性能的影响

研究了金属氧化物（MgO／ZnO）、过氧化物（2,5-二甲基-2,5二叔丁基过氧化己烷,简称双-25）、硫黄、三聚硫氰酸（TCY）4种硫化体系对氯丁橡胶硫化特性、物理机械性能、耐热老化性能和压缩永久变形性能的影响。结果表明：所选4种硫化体系都能较好地硫化氯丁橡胶;双-25和硫黄有较快的硫化速度：TCY和金属氧化物的硫化速度较慢,但二者有很好的抗硫化返原性;硫黄硫化的CR硫化胶拉伸强度较大．但耐热老化性能欠佳;TCY和双-25硫化胶的物理性能能达到金属氧化物的水平．且老化性能较好;金属氧化物有较优的综合力学性能;含TCY的硫化胶有较小高温压缩永久变形。     

紫外光固化涂料

紫外光固化涂料是一种环保型的绿色涂料。概述了紫外光固化涂料的组成。介绍了自由基-阳离子混杂固化体系。