玻璃纤维增强聚醚砜复合材料力学性能研究

研究了两种连续玻璃纤维(S-GF和E-GF)增强聚醚砜(PES)复合材料在室温下的静态力学性能,包括拉仲、压缩、弯曲和剪切等:讨论了成型温度和成型时间对复合材料性能的影响;分析了各种破坏形式下的断口形貌。     

磺化聚醚砜上浆剂对碳纤维/聚醚砜复合材料界面性能的影响

为了提高碳纤维(CFs)增强热塑性树脂聚醚砜(PES)复合材料的界面结合力,对PES进行磺化改性,得到磺酸基聚醚砜(SPES)制备的CFs上浆剂,研究了SPES上浆剂对CFs/PES复合材料界面性能的影响和上浆剂质量分数对CFs/PES复合材料的作用效果。结果表明:经过SPES上浆的纤维毛丝量降低、耐磨性提高。同时FTIR和XPS分析表明:SPES中的—SO3H基团与CFs表面微量的活性官能团发生了化学反应,提高了增强体CFs与基体树脂PES间的黏连。当上浆剂含量为1wt%时,CFs/PES复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高最显著,比未上浆改性的CFs/PES复合材料的提高了24%。SEM照片证实在此浓度下CFs与PES结合更加紧密。动态力学热分析(DMTA)结果亦证明1wt%的SPES上浆剂提高了CFs/PES复合材料的玻璃化转变温度。     

聚醚砜酮树脂基碳纤维复合材料的性能研究

以含二氮杂萘联苯型聚醚砜桐（PPESK）树脂为基体，填加短碳纤维（CE）用溶液共混共沉淀，热压模塑方法研制出PPESK基碳纤维复合材料，研究了CF处理方法，CF含量，等离子体处理材料表面及摩擦条件（如线速度）对材料的摩擦磨性能的影响，利用KYKY100B扫描电镜观察材料磨损表面，分析了PPESK树脂及其复合材料的磨损机理，摩擦磨损实验结果表明PPESK／CF与纯树脂相比，摩擦系数减小1倍，磨损率下降2个数量级，纯树脂的磨损机理主要是创削磨损和粘着磨损，而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损，且具有优异的耐热性能，是一类新型无油自润滑的耐高温低摩擦材料。     

基于聚醚砜/氰酸酯半互穿树脂体系的碳纤维复合材料性能研究

氰酸酯（CE）树脂因具有高玻璃化转变温度、低固化收缩率和优异介电性能,常被作为耐高温或吸波纤维复合材料基体应用于航空航天领域。但由于CE树脂与碳纤维（CF）浸渍黏附性较差、固化温度高、固化物脆性较大,其复合材料制备工艺性较差且固化后易产生分层损伤,严重影响其产品质量及实际应用。本文利用聚醚砜（PES）对CE树脂进行改性,制备出浸润性良好的预浸料以适应各类干法成型复合材料制备工艺。结果表明,PES的引入能够显著提高CF/CE树脂基复合材料的力学性能和热稳定性。与CF/CE单向板相比,7.5wt%PES-CF/CE单向板的弯曲强度提高17%,层间剪切强度提高31%,冲击韧性提高39%,并且纵向热膨胀性系数从-2.07×10^-8 K^-1降低到-10.7×10^-8 K^-1,横向热膨胀系数降低20%,改性效果显著。     

热压工艺对单向连续碳纤维增强聚苯硫醚/聚醚砜复合材料力学性能的影响

将溶液浸渍法和悬浮液浸渍法结合,通过热压成型制备了以聚苯硫醚/聚醚酚为基体的单向连续碳纤维增强复合材料,研究了不同树脂浓度和热压工艺参数下复合材料的力学性能。结果表明:在以12.5%质量浓度的PES-DMAc溶液体系中,以聚苯硫醚和聚醚砜质量比为1:3复配树脂构成的复合材料综合力学性能优于以单一聚醚砜为基体的复合材料。通过层间剪切强度、弯曲强度、压缩强度和冲击强度的测试,确定了复合材料的最佳加工工艺参数,利用扫描电镜分析了复合材料的在受力断裂时的破坏机理。     

聚醚砜对连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料性能的影响

以聚醚砜(PES)作为第三组分及活化PES作为连续碳纤维(CCF)的表面改性剂制备CCF/聚醚醚酮(PEEK)复合材料,重点研究CCF/PEEK复合材料的制备工艺方法对其性能的影响.结果表明:PES作为第三组分制备的CCF/PEEK复合材料,当填充16wt％的CCF时,复合材料表面电阻降低到107～109 Ω,出现导电...     

改性聚醚砜摩擦性能的研究

用摩擦系数很低的聚四氟乙烯(PTFE)改善聚醚砜(PES)的自润滑性。改性后的PES摩擦磨耗性能提高了数倍,特别是在重负荷及油润滑条件下的摩擦性能优异。在本实验范围内,PES/PTFE也表现出较理想的力学性能和部分相容性。     

磺化改性对聚醚砜力学性能和抗凝血性能的影响

对磺化改性后聚醚砜的力学性能和抗凝血性能进行了测试 ,结果表明 :磺化改性后聚醚砜材料的力学性能有一些改善 ,抗凝血性能也有一定提高     

聚醚砜磺化、肝素化改性

对聚醚砜进行磺化改性、对改性后的磺化聚醚砜进行肝素化改性，然后对聚醚砜、磺化聚醚砜和肝素化聚醚砜的力学性能和抗凝血性能进行了测试，结果表明：磺化改性后，聚醚砜材料的力学性能和抗凝血性能均有一定提高．经磺化改性再肝素化改性，聚醚砜材料优异的力学性能得以维持，聚醚砜材料的抗凝血性能提高明显，肝素化聚醚砜材料是一种良好的抗凝血材料。     

聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜的亲水性和血液相容性

通过亲电取代反应成功合成了磺化聚醚砜并制备了聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜。膜的水吸附量和水接触角实验表明,和单纯的聚醚砜膜相比,由于磺酸基的存在使得共混膜的亲水性得到提高。牛血清蛋白吸附实验结果显示:与聚醚砜膜相比,共混膜能有效地抑制牛血清蛋白的吸附。凝血时间实验则表明,聚醚砜/磺化聚醚砜共混膜的凝血时间比纯聚醚砜膜的凝血时间延长了2～3倍,因而共混膜的血液相容性较纯聚醚砜膜得到提高。     

碳纤维/聚砜复合材料的性能和破坏形态的研究

本文着重研究了碳纤维/聚砜(CF/PSF)复合材料中纤维不同分布方式和不同含量对其性能(力学、耐磨、热机械行为等)和破坏形态的影响。短纤CF/PSF复合材料的冲击强度随CF含量的增加略有下降,抗拉和弯曲强度有所提高;而长纤CF/PSF复合材料的力学性能比纯PSF大大提高,其层间剪切强度为树脂基体PSF抗拉强度的80%左右。CF/PSF复合材料的破坏均呈现出纤维—树脂界面脱粘现象。CF/PSF复合材料比纯PSF具有更优异的耐磨性能和更高的热形变温度。     

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。     

碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性研究

本文研究了用电沉积法制备的碳毡/铜复合材料的摩擦磨损特性。研究结果表明,在干摩擦条件下,复合材料的耐磨性主要与摩擦副间维持连续有效碳膜时间的长短有关,该时间取决于碳毡纤维的体积分数。在油润滑条件下,碳毡/铜复合材料的耐磨性与复合材料的硬度及纤维弯曲和破断所消耗能量的多少有关。在这两种条件下,复合材料的耐磨性均明显优于常用耐磨铜合金ZQSn6-6-3.     

碳纤维(碳毡)/树脂复合吸波材料的研究

分别研究了平铺排布的碳毡和单向排布的碳纤维类吸波复合材料的微波吸收特性。结果表明:单向排布的聚丙烯腈基碳纤维的吸波性能与纤维的排布间距和纤维含量密切相关。本实验条件下可获得有效带宽大于3 GHz,10 dB以下的反射衰减。平铺排布碳毡的吸波性能随碳毡含量的影响较大,含量0.27 wt%时,在8 GHz~18 GHz 频段获得90 %以上的吸收率。     

碳纤维/芳纶浆粕摩阻复合材料初步研究

以丁睛橡胶改性酚醛树脂为基体,以碳纤维和芳纶浆粕为增强材料,研究了组分含量不同时的摩擦磨损性能。通过试验揭示了组分含量对摩擦磨损性能影响的规律,同时优化了具有良好耐热性、冲击韧性和摩擦性能新型无石棉摩阻复合材料的组分含量。      

碳纤维/聚芳基乙炔复合材料界面特性的原子力显微镜研究

为深入研究复合材料界面特性,分析复合材料界面改性机理,采用原子力显微镜以力调制模式研究了单向碳纤维/聚芳基乙炔 (CF/PAA) 复合材料横截面的表面形貌和硬度,得到了材料中各相的形态、分布和相对硬度等信息。通过对硬度图像进行统计学分析得到材料表面硬度分布直方图,对不同方法改性后的复合材料界面相特性进行了分析和比较。研究表明,CF未经表面改性处理时,复合材料中无明显的界面相出现,氧化处理后界面上出现硬度变化区域,界面相结构变得复杂,氧化结合高碳酚醛涂层处理后可以获得更为完善的界面相,在纤维与基体间形成一个模量适中的过渡区域,使材料的界面力学性能显著提高。      

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料界面性能研究

对PAN基碳纤维在线热氧化表面处理,分析了处理前后碳纤维的表面形貌,通过拉挤成型工艺制备出碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料。对拉挤复合材料的微观结构观察以及力学性能测试表明:碳纤维经表面处理后表面粗糙度增加,与乙烯基酯树脂的界面粘结性明显改善,复合材料的力学性能尤其是层间剪切强度得到显著提高。对不同界面性能的碳纤维复合材料进行动态热机械分析(DMTA),认为界面性能的改善可降低损耗模量,提高复合材料的耐疲劳性能。     

用电化学方法研究碳纤维增强树脂基复合材料的腐蚀失效行为

尝试用电化学阻抗图谱和循环伏安曲线的方法研究电化学表征参数与复合材料腐蚀程度之间的相关性, 用电化学方法研究了环境因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料内部结构的破坏机理。测试结果显示, 碳纤维本身不会发生电化学反应, 主要破坏机理为溶液离子逐渐渗入复合材料内部, 导致复合材料内部结构受到破坏。用电化学方法可以在线获得复合材料内部溶液离子浓度及溶液离子在复合材料内部的渗透过程, 据此可判断复合材料内部在环境因素作用下的变化。      

超临界水对碳纤维/酚醛复合材料的分解作用

对碳纤维/酚醛复合材料的分解回收处理进行了探索研究。采用超临界水为反应介质,在400 ℃,NaOH水溶液的浓度为1 mol/L,反应时间30 min,填充率为0.62时,基体树脂的分解率达到75 %。质谱和气相色谱分析表明,分解产物为多种含苯环的物质,其中苯酚、甲基苯酚的含量在分解产物中达到33 %。随着反应温度和反应时间的增加,复合材料的分解率增加。SEM分析表明:分解后纤维表面光滑,没有树脂层,可以看出分解作用的效果。     

热固/热塑复相增韧体系及其先进复合材料的研究

针对热固／热塑复相体系的相结构，相演变及增韧效果，评价了这些复相树脂基体用于先进炭纤维复合材料的增韧机制与影响因素，指出了目前国内外研究工作的局限及不足，尤其结合本实验室的研究工作，介绍了我们自己的实验结果及观点，指出了下一步的研究方向及限制条件等。