聚醚砜增韧环氧树脂的结构与性能

本文研究了聚醚砜（PES）增韧环氧树脂的微观结构和热-力学性能，分析了PES在环氧树脂基体中的增韧机理。PES增韧环氧树脂体系为两相结构，分散相PES呈不规则的变形颗粒分散在环氧树脂中。加入一定量PES可较大幅度地提高环氧树脂的韧性，而不降低环氧树脂的模量和耐热性。这种增韧作用是由PES与环氧树脂在固化过程中形成半互穿网络和压力下分散的PES微粒的变形所引起的。     

湿法缠绕苯并噁嗪/碳纤维复合材料的性能

分析了3种环氧树脂改性苯并噁嗪(BZ)树脂固化体系的黏温特性、凝胶时间、浇铸体力学性能等,从而优选出一种适用于湿法缠绕且具有优异性能的树脂体系,其由100份BZ树脂预聚体,10份混合环氧树脂,5份芳香胺类固化剂组成。以该树脂体系为基体,利用湿法缠绕工艺制备了NOL环,探究了缠绕张力对NOL环力学性能的影响;在较优缠绕张力下,制备了内径150mm标准压力容器,并进行了相关性能测试。结果表明,优选的树脂体系具有优异的黏温特性,适用期超过8h,浇铸体具有较好的力学性能(如拉伸强度达到78MPa,拉伸弹性模量达到4.56GPa),拉伸断裂面出现些许韧窝;随着缠绕张力的增大,NOL环的拉伸及层间剪切强度先增大后减小,当缠绕张力为10N时,拉伸强度达到2 680MPa,层间剪切强度达到66MPa,且高温条件下(160℃),拉伸与层间剪切强度保持率均超过85%;在较优缠绕张力(10N)下,压力容器的特征系数为41.3km,纤维强度转化率达到89.1%,基本发挥了碳纤维的力学性能。     

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。     

缝合对碳纤维复合材料性能影响研究

利用芳纶纤维对碳纤维增强环氧树脂复合材料进行缝合,研究了缝合密度、缝合方向和缝合线直径等缝合参数对复合材料拉伸性能、弯曲性能和层间剪切性能的影响。结果表明,缝合密度和缝合方向对材料性能影响较大,材料经缝合后拉伸性能和弯曲性能下降,层间剪切性能提高。     

水溶性砂芯模材料在成型复合材料壳体中的应用

以聚乙烯醇(PVAL)水溶液与聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液的混合溶液作为基体材料,以石英砂为增强材料,经过高温烘干工艺制作了一种水溶性砂芯模材料,分析了影响其水溶性的因素并对各因素设置不同的水平,通过正交试验发现,PVP水溶液的质量浓度为38%且占混合溶液的质量分数为60%、胶砂质量比为0.08时,制作的砂芯模水溶性最好,在室温条件下经过水的冲刷可快速溃散。为解决金属模具成型小开口、大长径比复合材料壳体造成的脱模困难、模具设计复杂的缺点,将研制的水溶性砂芯模材料应用于某复合材料壳体的成型,成型后的壳体其爆破强度、环向应变、容器特性指数与金属模具成型的复合材料壳体相差不大,符合使用要求。     

碳纤维复合材料薄壁管的制备及其轴向压缩性能研究

以内径60mm、外径74mm、长度80mm的碳纤维复合材料薄壁管为对象,对不同树脂含量、不同环/纵向铺层比、不同端部结构的薄壁管分别进行静态轴向压缩试验,并研究了不同树脂基体对薄壁管静态轴向压缩强度的影响。结果表明,适当增加树脂含量、降低环/纵向铺层比、对管端部加强及采用增韧改性树脂基体都可以提高此种复合材料薄壁管的静态轴向压缩强度。     

国产T700S碳纤维增强复合材料压力容器的成型工艺

分别采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对国产T700S碳纤维表面形貌及表面涂层进行了表征,通过NOL环实验对两种树脂体系进行优选,找到了一种与国产T700S碳纤维匹配性较好的树脂体系,然后设计正交试验,对影响?150 mm复合材料压力容器成型的因素设置了不同的水平,通过正交试验比较,最终确定缠绕张力为40~50 N﹑封头补强方式为碳布补强环补强﹑胶槽温度55~60℃、刮胶板和滚胶筒间隙0.15~0.20 mm、缠绕后处理方式为玻璃布带环向/螺旋向各缠绕1层时,制作的复合材料压力容器特性指数最高(37.5 km),可作为国产T700S碳纤维进一步工程化应用的参考。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

环氧树脂/PBO纤维复合材料性能研究

对环氧树脂(EP)/聚对苯撑苯并二恶唑(PBO)纤维复合材料的性能进行初步研究。结果表明,用浓度70%的甲基磺酸(MSA)溶液对PBO纤维表面进行处理,可改善PBO纤维与EP基体的粘结强度,但同时使PBO纤维的拉伸性能降低;对PBO纤维处理2h后,以胺类固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高41%,以酸酐固化剂固化的EP/PBO纤维复合材料的层间剪切强度比处理前提高48%;前者的层间剪切强度大于后者。     

飞行器承力结构件材料与结构研究

采用纤维增强环氧树脂复合材料固化成型制得实心承力结构件和空心承力结构件。对承力结构件的应变量、质量以及外观方面进行了探究。制得的实心承力结构件和抽芯中空承力结构件外观良好,表面光滑,没有麻点、裂纹等缺陷;而轻木夹芯承力结构件和泡沫夹芯承力结构件工艺性差,结构件表面出现不同程度的麻点,有凹坑、缺料等现象。抽芯空心承力结构件的应变量、质量分别为0.72mm、208g,比实心承力结构件的应变量增加了22.03%,质量减少了21.51%,但是抽芯空心承力结构件的内部品质仍需进行深入的研究。