无环氧树脂基碳纤维束自监测功能

土木工程领域所用环氧树脂基碳纤维与工业化生产的碳纤维复合材料中的碳纤维存在状态有一定的差别, 即土木工程领域的环氧树脂基碳纤维束内部部分碳纤维实际常处于无环氧树脂基状态。对无环氧树脂基的碳纤维束的力-电性能进行了系统的试验研究, 试验结果表明, 无环氧树脂基碳纤维束的电阻变化率随应变增大而线性增加。对无环氧树脂基的碳纤维束的破坏过程进行了分析, 揭示了断裂碳纤维丝与非断裂碳纤维可能存在搭接和不搭接两种状态, 在单根碳纤维丝强度服从Weibull 概率分布的基础上, 建立了能够描述上述两种状态的变结构碳纤维束的力电本构关系模型。通过计算结果与试验结果的比较, 验证了所建立模型的正确性。      

定向分布碳纤维复合材料介电性能研究

以碳纤维为填充物, 环氧树脂为基体, 制备了碳纤维/环氧树脂介电复合材料. 介绍了两种分布方式对复合材料介电性能的影响, 分别研究了两种分布方式的介电常数随碳纤维含量和长度的变化规律. 在2.6–8.2 GHz频率范围内, 轴向介电常数是径向介电常数的数倍; 实部和虚部都随着碳纤维含量的增加而增大; 碳纤维长度也对介电性能的各向异性影响显著. 双层微波传输带模型可以合理地解释这些规律.     

雷电流组合波形下碳纤维/环氧树脂基复合材料层压板雷击损伤试验

为了评估碳纤维/环氧树脂基复合材料位于不同飞机雷击分区下的雷击损伤程度及损伤特征,采用A+B、D+B+C和A+B+C+D 3种不同的雷电流波形组合,对两类不同尺寸复合材料层压板试验件（Type1和Type2）进行了模拟雷电流冲击试验,通过目视损伤观察和超声损伤扫描,分析评估了复合材料位于飞机1A区、2A区及1B区时的雷击损伤程度及特征,同时还对含铜网防护碳纤维/环氧树脂基复合材料层压板在不同雷击分区下的雷击防护效果进行了评估。结果表明：不同雷击分区下,碳纤维/环氧树脂基复合材料在雷电流作用下的损伤模式基本一致,包括纤维断裂、基体烧蚀及分层损伤;对于相同类型试验件,1B区对应雷击损伤程度最严重,其次为2A区,1A区损伤程度最小;在相同雷击分区下,长宽比较小的Type1型试验件雷击损伤程度大于长宽比较大的Type2型试验件;0.25 mm厚铜网能够有效对碳纤维/环氧树脂基复合材料进行雷击防护,位于1A区、2A区及1B区的含防护与无防护Type2型试件,前者雷击损伤程度较后者分别下降88.9%、53.9%和68.7%。     

湿热环境对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响

对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料进行湿热老化实验,通过质量变化、老化前后表面形貌、红外光谱、动态力学性能,层间剪切和压缩实验,研究3.5％(质量分数,下同)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在70℃下溶液浸泡对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响.结果表明:T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在去离子水和3.5％NaCl溶液中的吸湿率相对较低,分别为0.82％和0.67％;未老化试样纤维与基体之间黏结良好,在3.5％NaCl溶液老化后纤维与基体界面破坏相比去离子水中老化更严重;经去离子水中浸泡后剪切强度降低8.8％,压缩强度降低4.3％;在3.5％NaCl中浸泡后剪切强度降低10.1％,压缩强度降低4.7％.在两种溶液老化后试样的Tg降低,但相差不大.此次研究结果对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在腐蚀环境中的应用提供了依据.     

不同直径炭黑环氧树脂基复合材料力电性能及其机理

通过实验研究了喷雾炭黑、 N762炭黑、 特导电炭黑和N326炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、 伏安特性及电场作用前后电阻变化, 以及炭黑掺量对其上述性能的影响。试验结果表明, 炭黑直径和掺量对炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性、 伏安特性和电阻特性具有较大的影响。掺加质量分数为35％~52.5％, 直径123nm喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料具有很好的力电性能, 电压和电流关系符合伏安特性, 施加电场前后电阻没有明显变化; 掺33nm特导电炭黑和30nm N326炭黑的环氧树脂基复合材料的力电变化没有明显的规律, 电压和电流关系不符合伏安特性, 施加电场后其电阻大幅度降低; 掺84nm N762炭黑和26.25％质量分数的喷雾炭黑的环氧树脂基复合材料力电变化具有规律性, 但不稳定, 电压电流关系不符合伏安特性, 施加电场后其电阻降低, 但下降的幅度不大。在实验研究的基础上, 建立了炭黑环氧树脂基复合材料电路模型, 揭示了电击穿是施加电场前后炭黑环氧树脂复合材料电阻发生明显变化的机理, 最后, 通过分析炭黑间环氧树脂间隙层的变形, 解释了炭黑环氧树脂基复合材料的力电特性变化规律。      

混杂比对碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料弯曲性能的影响

将玄武岩纤维置于混杂铺层的压缩侧,研究了碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料的弯曲性能及混杂比对其弯曲性能的影响。通过对试样进行三点弯曲试验得到了材料的弯曲性能,并通过扫描电子显微镜观察材料的失效模式。与纯碳纤维增强环氧树脂基复合材料相比,当混杂比为16.7%和33.3%时,混杂复合材料的弯曲强度明显提升,弯曲强度分别提高12.4%和15.2%,但是其弯曲模量随着混杂比的提升而降低。混杂后的材料及玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的失效位移都高于碳纤维增强环氧树脂基复合材料,断裂韧性明显提升。从侧面观察可以发现不同铺层在压缩侧、拉伸侧和中间层有不同的失效形式。      

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

T-700碳纤维增强复合材料的激光辐照性能研究

采用Rofin-Sinar 850型CO_2激光器研究了T-700碳纤维/g氧树脂及T-700织物/酚醛树脂2种复合材料体系的激光辐照特性.研究表明,T-700碳纤维增强树脂基复合材料在激光辐照时均首先产生燃烧现象.在032激光器的输出功率2355(士3%)w、光斑直径10mm、光斑功率密度3kW/cm~2、辐照时间3s条件下,T-700碳纤维/环氧树脂与碳布/酚醛树脂复合材料的质量损失相当,质量损失最大为0.1666g.在激光辐照下,增加T-700碳纤维/环氧树脂复合材料厚度可以起到明显的隔热作用,在碳布/酚醛树脂复合材料表面粘贴DQ绝热层可有效提高激光辐照隔热性能.     

温度和水煮时间对玻璃纤维/环氧基复合材料界面层介电性能的影响研究

研究了温度和水煮时间对五种偶联剂处理前后的玻璃纤维/环氧树脂基复合材料界面层介电性能的影响.结果表明,温度和水煮时间对其复合界面层的介电性能均有强烈的影响,其影响的程度与界面在该状态下的极化强度成正比.     

碳纤维增强复合材料中改性木质素的应用

目的 解决碳纤维增强环氧树脂复合材料中由双酚A合成的环氧树脂成本高、危害环境与健康、耐化学性差的问题,使木质素代替双酚A合成环氧树脂来制备碳纤维复合材料。方法 通过综述木质素在环氧树脂合成中的改性方法与合成方案的研究进展,分析碳纤维复合材料成型工艺的优缺点。结论 采用不同方法对木质素进行化学改性,可在降低成本的同时提高热稳定性与耐化学性等各项性能。用改性或降解木质素来合成碳纤维复合材料的环氧树脂基体为碳纤维增强材料的研究提供了新的研究方向,对碳纤维增强材料降低成本、提高性能和促进行业发展都具有积极作用。