国产T800级碳纤维微观及理化性能研究

对不同厂家生产的国产T800级碳纤维及日本东丽T800H碳纤维先应用SEM(扫描电子显微镜)和AFM(原子力显微镜)进行表面物理形貌研究;测试不同碳纤维的线密度、体密度;应用Wilhelmy吊片法原理测试碳纤维的表面能,以表征其表面浸润性。结果表明,国产T800级碳纤维断面轮廓大多呈现“扁椭圆形”或“圆形”,少数呈现“腰状”;国产T800级碳纤维线密度均大于T800H碳纤维;国产T800级碳纤维体密度值均小于T800H碳纤维;而在表面能方面,不同厂家的国产T800级碳纤维存在一定差异,表面能较大的碳纤维,其表面能的极性分量均较高,极性参数达到0.80以上,而表面能较低的碳纤维,其表面能的极性分量也均较低,极性参数均在0.60以下。     

体育器械用碳纤维复合新材料的制备与性能研究

将多巴胺改性的碳纳米管接枝到碳纤维表面并进入到含聚四氟乙烯的环氧树脂溶液中,固化成型后形成碳纤维/环氧树脂复合材料,研究了体育器械用CNT-PDA-碳纤维布/环氧树脂复合材料的表面形貌和耐磨性能。结果表明,CNT-PDA-碳纤维布的红外光谱图中除含有比原始碳纤维布相同的3418cm~(-1)处的更强邻苯二酚的-OH伸缩振动峰、1608cm~(-1)处更强的C=C吸收峰外,CNT-PDA-碳纤维布在1265cm~(-1)和1046cm~(-1)处还分别发现了苯基弯曲振动峰和C-N伸缩振动峰;聚四氟乙烯含量为30%的CNT-PDA-碳纤维布/环氧树脂复合材料具有最佳的疏水特性,且随着在氨基硅油中浸泡时间的增加,CNT-PDA-碳纤维布/环氧树脂复合材料的表面接触角呈现先增加而后减小的趋势,在浸泡时间为30min时取得最大值153.7°±1.8°,此时,CNT-PDA-碳纤维布/环氧树脂复合材料具有良好的耐磨性能,并且摩擦磨损后仍然具有较好的疏水性能。     

活笥碳纤维吸附染料前后的结构比较

借助Ｘ－射线衍射和Ｘ－射线光电子能谱分析手段,比较了几种活性碳纤维在水相中吸附前后的结构。研究结果表明,活性碳纤维吸附染料后,其微晶结构发生了变化,依吸附质的不同,活性碳纤维的晶面间距有一定的膨胀或缩小。同时,活性碳纤维在水溶液中也发生了一系列的化学变化,其表面含氧量在吸附后有所增加或减小,显著某些有机物也可使活性碳纤维发生氧化或还原。     

活性碳纤维吸附染料前后的结构比较

借助X-射线衍射和X-射线光电子能谱分析手段,比较了几种活性碳纤维在水相中吸附前后的结构。研究结果表明,活性碳纤维吸附染料后,其微晶结构发生了变化,依吸附质的不同,活性碳纤维的晶面间距有一定的膨胀或缩小。同时,活性碳纤维在水溶液中也发生了一系列的化学变化,其表面含氧量在吸附后有所增加或减小,显示某些有机物也可使活性碳纤维发生氧化或还原。     

碳纤维的表面处理对其力学性能和结构的影响

通过X射线衍射、扫描电镜、拉曼光谱、X射线电子能谱及电子拉力等分析表明,硝酸、空气中氧化、烧灼等处理可使中强碳纤维的力学性能得到改善.硝酸处理使碳纤维表面产生氧化形成一些活性基团和表面粗化.而空气中氧化、灼烧等处理未能改变碳纤维的表面化学结构.     

国产高模碳纤维增强复合材料性能研究

本文研究了国产高模M55J级碳纤维增强两种氰酸酯基体成型工艺及相应的力学性能,并将其与国产M55J/环氧体系、东丽M55J/环氧体系进行性能对比。结果表明：该试验批次国产高模M55J级碳纤维复丝拉伸强度平均值略高于东丽M55J碳纤维,模量高出11%;经过工艺优化后,国产M55J/氰酸酯两种体系力学性能均有所提升,性能指标最高可提升28%;通过对比环氧体系,证实国产高模M55J/氰酸酯体系与应用成熟的东丽M55J/环氧体系力学性能相当甚至更优,能够满足国产高模碳纤维复合材料工程应用替代的要求。     

碳纤维表面化学结构对其增强环氧树脂基复合材料性能的分子动力学模拟

采用分子动力学模拟手段,构建了碳纤维氧化表面及其增强的环氧树脂基复合材料模型。系统研究了碳纤维表面含氧官能团演变与碳纤维表面张力的作用关系,构建了碳纤维的不同氧化表面增强的环氧树脂模型,并进一步升温固化,获得最终的热固性复合材料。揭示了不同碳纤维表面化学结构对复合材料的剪切、拉伸及弯曲性能的影响。研究结果表明：—C=O和—COOH的含量提升有利于碳纤维表面能的提高,这主要归因于—C=O双键可弥补—C=C—破坏损失的表面共价键能,也提高了表面非键相互作用能。此外,一定含量含氧官能团的引入对复合材料力学性能均有不同程度的提高,但过量的含氧基团则削弱了力学性能。当电流密度为0.69 A/m²时,对应碳纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切应力、拉伸强度和弯曲强度均为最优,进一步提升的电流密度使得复合材料的力学强度均逐渐降低。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

国产碳纤维微晶结构与缺陷结构研究

利用X射线衍射(XRD)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及能谱仪(EDS)对比研究了市售某国产碳纤维与日本东丽T300碳纤维的微晶结构与缺陷结构。结果发现,国产碳纤维的晶面层间距d002、微晶堆叠厚度Lc及微晶宽度La等参数与T300相当;但国产碳纤维晶区取向度π%更高,国产碳纤维中存在明显的洋葱结构,微晶条纹间的平行性与T300相比较差,国产碳纤维中存在Ca、Si、S等杂质元素。     

活性炭纤维吸附性能和表面结构的研究

以聚丙烯腈预氧毡为原料,使用水为活化剂制得活性炭纤维。20℃时,考察了活性炭纤维对碘、苯酚和亚甲基蓝的吸附性能。并与颗粒活性炭的吸附性能作了比较,结果表明：活性炭纤维的吸附能力比颗粒活性炭的吸附能力强,吸附速率快2～5倍,表面分析表明：活性炭纤维表面含有许多种官能团。并有较好的热稳定性。     

高性能聚乙烯纤维及其复合材料的进展

本文介绍了高性能聚乙烯纤维的优点与不足及其一些改进方法。高性能聚乙烯纤维复合材料的种类及应用进展。     

T300与国产PAN基炭纤维的结构和性能研究

采用WARD、SAXS、RAMAN、XPS等测试技术对T300和国产聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)的组织结构及化学组成进行了表征,分析了材料的微观组织结构与宏观性能的关系.结果表明,和T300相比,国产炭纤维的乱层石墨层间距d002略小,微晶尺寸La,Lc略大,微孔尺寸较大,大孔洞所占百分比较多,微孔含量较低.国产炭纤维表面含氧官能团含量较低,为31.35%.表面活性小.     

RTM碳纤维复合材料宏观缺陷超声表征及分析

以RTM碳纤维复合材料为研究对象,通过超声特征扫描成像系统对大量试样进行检测,由理论可知,超声波的反射特性会随着宏观缺陷类型的不同而不同。首先从理论上分析各缺陷的反射特性,然后找出不同的宏观自然缺陷,归纳总结各种缺陷对应的图像特点,再采取破坏方法对试样进行切割、打磨,通过显微镜观察不同缺陷形貌特征。结果表明,超声特征扫描成像系统可以检测并分辨出不同的宏观缺陷,通过观察缺陷金相图可知不同类型缺陷形貌特征也各不相同,为RTM碳纤维复合材料宏观缺陷检测及形貌研究提供了一种可行方案。     

碳纤维表面的XPS表征

较详细介绍了ＸＰＳ技术在碳纤维表面化学表征中的应用。ＸＰＳ作为一种新型表面分析手段，能够给出碳纤维经不同的表面处理方法处理后纤维的表面化学组成及其结构信息，有助于了解碳纤维和聚合物树脂间的键合机理，改善纤维与树脂间的粘接性能。     

国产高性能碳纤维复合材料界面性能研究

对国产MT300-3K、JHT300-3K和东丽T300-3K碳纤维表面微观形貌及其环氧树脂基复合材料界面性能进行对比研究,SEM结果表明,三者表面微观形貌一致;单纤维拔出对比试验表明,国产MT300-3K与东丽T300-3K碳纤维界面剪切强度相当,略大于国产JHT300-3K碳纤维;单向板弯曲强度、层间剪切强度及破坏面微观形貌分析表明,三种T300-3K级碳纤维与环氧树脂基体的匹配性好,界面粘接强度相当。     

碳纤维水泥基材料吸波性能与隐身效能分析

采用远场雷达散射截面法测试的功率反射率为表征吸波性能的指标,研究了素砂浆的吸波性能以及碳纤维长度、碳纤维掺量、搅拌方法、复掺铁氧体、温度和湿度等因素对碳纤维砂浆吸波性能的影响,根据所推导的隐身效能评价公式计算了碳纤维砂浆的隐身能力.研究表明:掺入碳纤维只能提高砂浆的高频吸波性能;合适的纤维长度和体积掺量是提高砂浆吸波性能的决定性因素;机器搅拌方法制备的碳纤维砂浆的吸波性能好于人工搅拌方法制备的碳纤维砂浆;温度、湿度升高,或者复掺铁氧体、碳纤维砂浆的吸波性能均下降;最佳配比的碳纤维砂浆在14～18GHz的频段内,其雷达最大探测距离可降低到素砂浆的80%～90%.     

各向同性沥青的热性能

以不同软化点的乙烯裂解焦油调制的各向同性沥青为原料。通过热失重和差热分析，得到不同沥青的ＤＴＡ和ＴＧ曲线，并通过计算机拟合逼近处理，求出沥青样品的氧化活化能和反应级数等数据。不同软化点调制的沥青，其氧化级数均为一级反应，而软化点与氧化反应活化能间没有明显规律性关系，但升温速率对氧化反应的影响有明显规律。说明通过热分析可以预测不同沥青的预氧化碳化处理性能。     

三维碳纤维机织物增强PMR型聚酰亚胺复合材料的成型与性能研究

使用PMR型聚酰亚胺预聚物溶液和三维碳纤维机织物预制件制作了三维机织物增强PMR型聚酰亚胺复合材料。通过对制备的PMR型聚酰亚胺预聚物的红外特征光谱(FT-IR)的分析和熔融流变性能的测试,设计优化了一种"两步浸渍热压法"制作三维机织物增强PMR型聚酰亚胺基复合材料,对复合材料的内部结构、热性能以及力学性能进行了表征与测试。     

高性能纤维的发展和应用

科技的发展要求材料的性能不断提高,高性能纤维材料得以广泛应用.本文论述了目前已实现工业化生产的高性能碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维的性能、开发现状和在航空航天、工业及体育用品领域的应用情况.