碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能

采用薄膜叠压法制备碳纤维织物增强聚苯硫醚(CFF/PPS)复合材料层压板,研究了热压温度、热压压力和热压时间对复合材料层压板力学性能的影响,确定了制备CFF/PPS复合材料的理想工艺参数为:热压温度320～330℃,热压压力0.15～0.20MPa,热压时间8～10min。在该参数下制得的层压板拉伸强度为652MPa,弯曲强度为711MPa,层间剪切强度为43MPa;在6.7J/mm的冲击能量下,层压板的冲击后压缩剩余强度为116MPa。     

炭纤维针刺预制体增强C/SiC复合材料的制备与性能研究

以炭纤维复合网胎针刺织物为预制体, 采用“化学气相渗透法+先驱体浸渍裂解法”(CVI+PIP)混合工艺, 制备了C/SiC陶瓷复合材料; 研究了针刺预制体的致密化效率以及复合材料的微观结构和力学性能, 并与目前常用的三维编织C/SiC复合材料和预氧丝针刺织物增强C/SiC复合材料进行了对比. 结果表明, 针刺预制体的致密化效率明显高于三维编织预制体, 在相同致密工艺条件下, 炭纤维针刺织物增强复合材料和预氧丝针刺织物增强复合材料的密度分 别达到2.08和2.02g/cm³, 而三维编织预制体增强复合材料的密度仅为1.81g/cm³. 炭纤维针刺复合材料的力学性能高于预氧丝针刺复合材料, 弯曲强度和剪切强度分别达到237和26MPa.     

碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了碳纤维增强环氧树脂以及碳纤维增强羟基磷灰石(HA)/环氧树脂两种复合材料，并测试了其力学性能。结果表明，RTM工艺可以基本保证环氧基体均匀浸入碳纤维织物内部。碳纤维增强HA，环氧复合材料的冲击韧性高于碳纤维增强环氧复合材料，而弯曲强度和弯曲模量低于碳纤维增强环氧复合材料。两种复合材料的弯曲强度远高于人体皮质骨，弯曲模量与皮质骨非常接近。动态力学分析(DMA)表明加入HA后，复合材料的贮存模量和内耗降低，玻璃化转变温度升高。     

竹纤维增强聚氯乙烯发泡复合材料的制备与性能

以竹纤维和聚氯乙烯为原料,加入冲击改性剂、偶联剂、发泡剂等生产助剂,通过熔融混炼挤出,最后注塑成型为复合材料试样.研究了竹粉含量、冲击改性剂含量、偶联剂和发泡剂种类对该复合材料力学性能的影响,并利用扫描电镜分析了发泡复合材料的微观结构.结果表明：竹粉在一定添加量范围内对聚氯乙烯塑料基体的力学性能具有一定的增强效果,当竹粉添加质量分数超过20％后,复合材料的力学性能开始降低;抗冲击改性剂CPE的加入,可以在聚氯乙烯/竹粉复合材料体系中形成橡胶态过渡结构,组成不均匀相,进而提高复合材料的韧性;选用的几种偶联剂中,硅烷偶联剂对复合材料力学性能的作用效果最好,马来酸酐接枝聚丙烯次之,随后是改性EVA、铝酸酯偶联剂和钛酸酯偶联剂;组合发泡剂对聚氯乙烯/竹粉复合材料的发泡效果优于单一发泡剂,当AC＋尿素的添加质量分数为1.0％,且两者的质量比为1∶1时,其作用效果最优,泡孔数量多且均匀.     

改性炭纤维增强聚四氟乙烯复合材料的制备

研究了不同处理条件对复合材料拉伸、摩擦性能的影响,并对拉伸断口及磨损表面形貌进行了分析。结果表明,Ar等离子体处理、聚四氟乙烯乳液包覆的炭纤维能有效增大复合材料界面结合力并提高拉伸强度;当处理时间为9 min时,复合材料的拉伸强度为24.3 MPa,断裂伸长率为340%,磨损率为2.4×10-6mm3/N.m;与纯PTFE相比,拉伸强度和断裂伸长率分别提高了48%和100%,磨损率下降55.6%。     

表面镀Ni碳纤维增强Cu基复合材料的制备和表征

为提高碳纤维/铜(Cf/Cu)复合材料中Cf与Cu基体的结合强度,通过电化学法在Cf表面沉积一层约1μm厚的Ni镀层,进而沉积厚约6μm的Cu镀层,将镀覆Ni-Cu复合镀层的短纤维复合丝在800℃、20MPa下利用放电等离子烧结(SPS)制备镀镍碳纤维增强的铜基复合材料(Cf/Cu(Ni)),并与相同烧结工艺下制备的相同碳纤维体积分数的Cf/Cu复合材料进行对比。利用XRD和SEM分别研究了碳纤维表面Ni镀层的物相及表面形貌,用附带EDS的SEM研究了Cf与Ni-Cu复合镀层断面、Cf/Cu(Ni)复合材料表面及断口形貌,采用电子式万能试验机研究了未经修饰的碳纤维、镀Ni碳纤维、镀Cu碳纤维和Cf/Cu(Ni)以及Cf/Cu复合材料的拉伸性能。结果表明,镀Ni碳纤维复合丝的拉伸强度略高于未经修饰的碳纤维,断裂伸长率则略低于未经修饰的碳纤维,拉伸过程中Ni镀层无剥离,这与其表面Ni镀层和Cf的结合强度较高有关。Cf/Cu(Ni)复合材料呈塑性断裂,力学性能明显优于Cf/Cu复合材料,拉伸强度提高20%以上。     

Mechanical and Electromagnetic Shielding Properties of Carbon Fiber Reinforced Multilayered(PyC-SiC) n Matrix Composites

正Carbon fiber reinforcedmultilayered(Py C-Si C)n matrix(C/(Py C-Si C)n)com-posites were prepared by means of layer-by-layerdeposition of Py C and Si C and varying Py C-Si C se-quences via isothermal chemical vapor infiltration.Effects of the number of Py C-Si C layer(n=1,2 and 4)on the matrix microstructure,electri-cal conductivity,mechanical and electromagnetic     

碳纤维/环氧超厚度复合材料壁板的固化工艺优化及性能

为制定适用于大厚度环氧基碳纤维增强复合材料的固化制度,首先采用热分析方法对预浸料的固化行为进行了详细的研究,结合预埋热电偶的方法在线监测了不同厚度的壁板在等速率升温条件下的固化过程,通过系统的研究,并提出了增加缓慢升温阶段的固化制度。文中对固化制度优化后的大厚度复合材料制件的进行了超声C扫描检测和内部微观结构等分析,结果证明,采用在120℃和150℃缓慢升温的方式可以有效地控制大厚度复合材料制件内部的固化集中放热现象,并可大幅度提高制造过程中的温度均匀性。采用上述工艺,有望得到质量优异的大厚度复合材料制件。     

Thermo-physical Properties of Continuous Carbon Fiber Reinforced Copper Matrix Composites

Continuous carbon fiber reinforced copper matrix composites with 70％(volume fraction)of carbon fibers prepared by squeeze casting technique have been used for investigation of the coefficient of thermal expansion(CTE)and thermal conductivity．Thermo-physical properties have been measured in both, longitudinal and transversal directions to the fiber orientation．The results showed that Cf／Cu composites may be a suitable candidate for heat sinks because of its good thermo-physical properties e．g．the low CTE(4.18×10-6／K)in longitudinal orientation and(14．98×10-6／K)in transversal orientation at the range of 20-50℃，a good thermal conductivity(87．2 W／m·K)in longitudinal orientation and(58．2 W／m·K)in transversal orientation．Measured CTE and thermal conductivity values are compared with those predicted by several well-known models．Eshelby model gave better results for prediction of the CTE and thermal conductivity of the unidirectional composites．     

碳纤维表面结构对复合材料吸湿性能的影响

通过改变阳极氧化处理程度得到了具有不同表面结构的碳纤维, 然后将其与环氧树脂加工成碳纤维/树脂基复合材料, 研究了碳纤维的化学结构与湿热环境下复合材料吸湿之间的关系。结果显示: 阳极氧化处理后碳纤维表面的活性显著提高, 碳纤维表面含氧官能团的含量大幅增加, 尤其是-OH由处理前18.62%提高到处理后的34.84%。随着湿热处理条件的改变, 复合材料的吸湿机理也有所差异, 且温度是影响复合材料吸湿的重要因素。碳纤维表面活性越高, 复合材料达到吸湿平衡时的平衡吸湿量越大, 而平衡吸湿量的增加又会导致复合材料层间剪切强度(ILSS)下降幅度增大。     

碳纤维增强共聚酰胺6-66复合材料的制备及性能

通过两段式聚合法制备共聚酰胺PA6-66,然后采用熔融共混得到碳纤维增强PA6-66复合材料(CF/PA6-66).对复合材料的断面形貌、热性能、结晶性能、非等温结晶动力学、熔体流变性、力学性能和动态力学性能进行了分析.差示扫描量热(DSC)和热重分析结果表明,CF/PA6-66复合材料的熔点约为190℃,分解温度在3...     

聚四氟乙烯/碳纤维增强聚酰亚胺复合体系的摩擦学性能

研究评价了不同PTFE含量的碳纤维增强P1复合材料的力学和摩擦学性能，并分析了在干摩擦和水润滑2种不同条件下的磨损表面形貌和磨损机理。研究表明：PTFE以10%添加时PI/CF/PTFE体系的机械性能最佳，而摩擦学性能以5%添加为佳；随PTFE含量的增加，复合材料的摩擦系数降低，磨损率增加。水润滑下，摩擦系数和磨损率比干摩擦下的都有相应的降低。干摩擦下，材料的磨损均以塑性变形、微观破裂及破碎为主导；水润滑下，这一机制显著减弱，归因于水的润滑和冷却作用。     

高强玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以苯乙烯-马来酸酐共聚物(SMA)和环氧树脂(E-poxyresin)作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响。结果表明,加入SMA或环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;SMA与环氧树脂复配有明显的协同效果,同时加入SMA和环氧树脂后的复合材料的性能更加优越,界面粘接性能得到很大的改善,在玻纤加入量为30%时,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度较未添加界面相容剂时分别提高了44%、29%、100%。     

表面氧化处理提高碳纤维增强树脂基复合材料力学性能的研究

碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon fiber reinforced composites,CFRP)具有高强度比、高模量比、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳等一系列优异性能,是一类应用广泛的高性能复合材料.介绍了碳纤维几种主要的表面氧化处理方法及其不同处理工艺和条件对碳纤维表面性能以及CFRP力学性能的影响.     

Anisotropic Dielectric Properties of Carbon Fiber Reinforced Polymer Composites during Microwave Curing

Microwave cuing technology is a promising alternative to conventional autoclave curing technology in high efficient and energy saving processing of polymer composites. Dielectric properties of composites are key parameters related to the energy conversion efficiency during the microwave curing process. However, existing methods of dielectric measurement cannot be applied to the microwave curing process. This paper presented an offline test method to solve this problem. Firstly, a kinetics model of the polymer composites under microwave curing was established based on differential scanning calorimetry to describe the whole curing process. Then several specially designed samples of different feature cure degrees were prepared and used to reflect the dielectric properties of the composite during microwave curing. It was demonstrated to be a feasible plan for both test accuracy and efficiency through extensive experimental research. Based on this method, the anisotropic complex permittivity of a carbon fiber/epoxy composite during microwave curing was accurately determined. Statistical results indicated that both the dielectric constant and dielectric loss of the composite increased at the initial curing stage, peaked at the maximum reaction rate point and decreased finally during the microwave curing process. Corresponding mechanism has also been systematically investigated in this work.     

短碳纤维增强碳化硅基复合材料的制备与力学性能

利用注浆成型结合反应烧结的方法制备了高强度短碳纤维增强碳化硅基复合材料, 研究了分散剂(四甲基氢氧化铵)的含量和混料时间对浆料粘度的影响; 短碳纤维的体积分数、碳化硅粉的粒径对复合材料微观结构和力学性能的影响。结果表明, 添加0.1wt%的四甲基氢氧化铵得到的浆料粘度最低, 混料时间控制在6 h为佳。添加35vol%短碳纤维的复合材料的弯曲强度达到(412±47) MPa。由5 μm粒径碳化硅粉制备的复合材料的力学性能最佳, 其弯曲强度可达(387±40) MPa。将5与50 μm粒径的碳化硅粉进行2 : 1混合后得到的复合材料的力学性能优异, 弯曲强度可达(357±41) MPa。     

碳纤维增强热塑性聚酰亚胺及其复合材料

采用双螺杆共混挤出法,在热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂中添加碳纤维(CF)进行复合增强,实验研究了碳纤维种类、加入量及成型方法对复合材料力学性能的影响.结果表明:碳纤维的加入能显著提高材料的常温和高温力学强度,并与碳纤维种类有关;复合材料的拉伸和弯曲强度均随着碳纤维加入量的增大而升高;相对于模压成型方法,注塑成型可获得更高强度的复合材料.由扫描电镜(SEM)观察到的材料拉伸和弯曲断面的微结构形貌,初步探讨了碳纤维的增强机理.     

碳纤维水泥基材料的电热效应

研究了碳纤维水泥基材料(CFRC)的电热效应,包括最大温升与外加功率的关系、升温规律和降温规律等。结果表明:CFRC材料的最大温升与其外加功率满足良好的线性关系;其升温曲线和降温曲线可由特定的表达式来描述,且外加功率越大,升温速率越大。这一研究对碳纤维水泥基材料在海工工程上的应用具有重要意义。     

Laser Surface Modification of Carbon Fiber Reinforced Composites

The removal of top resin layer is an essential task prior to adhesive bonding of carbon fiber reinforced polymer (CFRP) composites. This paper investigates the technical feasibility of using a low power continuous wave carbon dioxide laser for removing the top resin layer of CFRP without damaging the underlying fiber. The operating window and damaging threshold were experimentally determined. Irradiating the CFRP surface at a power of 14 W, scanning speed of 880 mm/sec, and a beam overlap of 25% provides an optimal thermal condition for removal of top resin layer. A finite element model was used to explain the removal mechanisms.