风电叶片用碳/玻层内混杂VARI成型复合材料结构与性能研究

采用真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺制备碳纤维/玻璃纤维(碳/玻)层内混杂织物的复合材料层合板,系统研究了不同混杂比的层内混杂复合材料的结构与性能。结果表明,随着碳纤维含量的增加,碳/玻层内混杂复合材料的0°拉伸强度逐渐增加而90°拉伸强度稍有下降;0°压缩强度和压缩模量均有上升;弯曲强度稍有降低而弯曲模量逐渐升高;层内剪切强度几乎维持不变;混杂复合材料的储能模量在混杂比达到1∶1时最高,随碳纤维含量继续增加而下降,碳纤维含量的提高也使混杂复合材料的内耗峰明显下降,界面阻尼降低;扫描电子显微镜观察复合材料90°拉伸断裂截面发现,不同混杂比的层内混杂复合材料中环氧树脂对纤维浸润充分,几乎没有观察到纤维拔出与基体的气孔缺陷。     

风电叶片用碳/玻层内混杂复合材料湿热老化性能

为研究风电叶片用层内混杂碳纤维和玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料在湿热环境下的性能变化,采用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳/玻层内混杂复合材料层压板,研究了VARI成型层内混杂复合材料在湿热老化后的界面结构与力学性能的变化规律。结果表明,湿热老化后的层内混杂复合材料中的环氧树脂发生部分水解,树脂含量显著降低,出现明显的基体脱粘现象;碳/玻界面处的空隙增大,层内混杂复合材料的界面结合降低;碳/玻混杂比与复合材料中水的扩散系数呈现明显的负相关;碳/玻混杂比提高,老化初始阶段复合材料的0°拉伸强度、0°压缩弹性模量和弯曲弹性模量均有所提高。随着湿热老化时间的增加,碳/玻层内混杂复合材料的部分力学性能在下降到一定程度时会趋于稳定。     

聚醚砜/碳纳米管对环氧树脂的协同增韧

通过同时添加少量聚醚砜(PESU)及碳纳米管(CNTs)对环氧树脂(EP)进行增强增韧改性。首先采用热溶法使PESU完全溶解在EP中,再利用三辊研磨机的机械剪切作用帮助CNTs分散在EP/PESU体系中,制得EP/PESU/CNTs复合材料浇铸体试样。结果表明,CNTs和PESU的加入,在没有牺牲EP热性能的情况下,试样的断裂韧性、缺口冲击强度、弯曲强度、储能模量得到提高;同时其拉伸强度未受到不利影响。当PESU含量为10份,CNTs含量为0.15份时,试样的断裂韧性和缺口冲击强度达到最大值,分别为5.29 MPa·m1/2和212 J/m,相比纯EP提升49.4%和81.2%;CNTs含量为0.1份时,试样弯曲强度达到最大值216 MPa,相比纯EP提升24.1%。通过扫描电子显微镜分析发现,PESU相分离形成的热塑性微球和CNTs在微米和纳米两个尺度上对EP起到了协同增韧的作用。     

碳纤维增强聚苯硫醚复合材料结晶结构与性能调控

使用碳纤维斜纹布与聚苯硫醚(PPS)薄膜通过热压成型制备了碳纤维增强PPS (PPS/CF)复合材料层压板,通过在保温保压过程中设置不同的等温结晶温度,对复合材料中PPS结晶结构进行调控,系统讨论了不同等温结晶温度下,PPS结晶度及晶粒尺寸对PPS/CF复合材料力学性能的影响。使用X射线衍射仪观察了复合材料中PPS的晶体结构,通过场发射扫描电子显微镜观察了复合材料的微观形貌,并利用动态机械分析测试探究了复合材料的黏弹性与PPS晶体结构之间的关系。结果表明,当等温结晶温度为230℃时,复合材料中PPS在保持较小晶粒尺寸的同时结晶度高达46.58%,此时复合材料具有良好的强度、刚性和界面粘结强度,其弯曲强度、弯曲弹性模量和层间剪切强度分别达到709 MPa,81.9 GPa和23.8 MPa。