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。     

碳纤维增强热塑性复合材料的制备与性能研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料(CRTP)具有轻质、高强、高模等优异性能,在汽车、航空航天、国防军工和风力发电等领域具有广阔的应用前景。为了获得性能优良的复合材料,碳纤维(CF)表面改性方法被深入研究以提高CF与热塑性树脂间的界面结合。本文介绍了当前碳纤维增强复合材料界面增强理论,总结了国内外CF表面改性技术及与热塑性树脂界面结合的研究进展,并综述了各种不同表面改性技术的优缺点及对CRTP性能的影响。

     

碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)

对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸（Ｃ／ＰＬＡ）复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对Ｃ／ＰＬＡ复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。ＸＰＳ研究发现,央纤维与ＰＬＡ基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。     

碳纤维/聚苯硫醚热塑性复合材料电阻焊接工艺

本文针对航空器结构用碳纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料为研究对象,开展电阻焊接工艺研究;利用CF/PPS复合材料混编织物作为电阻元件,成功制备了CF/PPS复合材料层板电阻焊接接头;重点利用Taguchi方法和方差分析获取CF/PPS复合材料层板电阻焊接最佳工艺参数(电流为12 A,压力为1.5 MPa,时间为30 min)及各参数对焊接接头剪切强度的贡献(电流为83.37%,压力为9.55%,时间为6.02%)。最佳焊接工艺参数焊接的接头单搭接剪切强度约为17.88 MPa;同时,对最佳参数焊接试样(H-LSS)和较低剪切强度试样(L-LSS)的焊接接头截面和剪切失效断口形貌进行了观察和分析。结果表明:H-LSS试样的焊缝区域树脂填充和浸润良好,且主要剪切失效形式为层间剪切失效,即为纤维与树脂基体脱黏及CF/PPS织物复合材料断裂混合失效;L-LSS试样的焊缝区域树脂填充和浸润较差,存在较多空隙,且剪切失效形式为焊缝界面脱黏失效。     

碳纤维增强铜基复合材料(Cf/Cu)中碳纤维表面改性与结合界面性能的研究现状

本文简述了影响碳纤维与铜基体结合强度的重要因素以及改善方法,并对碳纤维增强铜基复合材料(Cf/Cu)的制备以及碳纤维与铜基体的结合问题进行了展望.     

碳纤维织物/PEEK热塑性树脂基复合材料光学反射镜研究

研究了碳织物增强热塑性PEEK树脂基复合材料的力学性能、部分空间性能及光学反射性能.研究结果表明,碳织物/PEEK复合材料具有优异的力学性能、空间性能、耐辐照性能和光学反射性能;在1×10-3Pa真空中可凝挥发物(CVCM)为0、水气回收量(WVR)为0.08%,并制成φ128mm反射镜,测试了反射镜的反射率为96.89%.碳织物增强热塑性PEEK树脂基复合材料是一种适合空间环境的高性能复合材料,可以用于制作光学反射镜.     

碳纤维增强热塑性复合材料的制备与性能研究进展

碳纤维增强热塑性复合材料(CRTP)因其具有众多优点而在航空航天、轨道交通、国防军工和风力发电等领域受到广泛的关注。本文总结了近年来国内外关于CRTP制备技术的研究进展,主要从预浸料制备工艺、碳纤维(CF)表面改性技术及CRTP成型工艺3个方面进行阐述,并详细介绍了不同预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的优缺点及对所制备CRTP性能的影响;最后对预浸料制备工艺、CF表面改性技术和CRTP成型工艺的发展方向进行了展望。     

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。     

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。     

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%。     

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.     

两性聚苯硫醚的制备和性能

通过对磺化聚苯硫醚（P-SO₃）的溴化、季铵基和叔铵基的取代反应,制备了两性聚苯硫醚（P-SO₃-TMA和P-SO₃-DMA）.测试了两性聚苯硫醚的溶解性、比浓黏度、特性粘数和热稳定性等性能,研究了几种关键因素对这些性能的影响。结果表明:通过溴化和取代反应,在磺化聚苯硫醚分子链上引入极性基团（季铵基和叔铵基）增强了分子链极性,使两性聚苯硫醚能溶解在极性较大的溶剂中,使P-SO₃-TMA和P-SO₃-DMA的比浓黏度随着水溶液pH值的增加大致呈上升趋势;水溶液的稀释使分子链上磺酸基与季铵基或叔铵基之间的相互吸引力减弱,构象变得疏松,从而使比浓黏度增大;受阳离子影响的大小排序为:NH<₄⁺Li+++,Mg²⁺2+,受阴离子影响的大小排序为Br---;在纯水中,两性聚苯硫醚表现出一种比磺化聚苯硫醚稳定的剪切速率.在饱和食盐水中,两性聚苯硫醚的黏度随着剪切速率的增大迅速降低。耐温性较磺化聚苯硫醚也得到提高。     

纳米Al_2O_3/聚苯硫醚改性聚四氟乙烯复合材料摩擦特性

使用MRH-3型环-块摩擦磨损试验机在不同实验条件下对纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)与聚苯硫醚(PPS)共混改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损状况进行了测试并在线测量了摩擦表层瞬时温度。采用扫描电镜对磨损表面形貌和转移膜形貌进行了观察与分析。结果表明,复合材料摩擦磨损特性与纳米粒子含量及摩擦表层温度有关;3%(体积分数)Nano-Al_2O_3/PPS/PTFE复合材料的耐磨性最佳;摩擦过程中表层瞬时温度呈现3个阶段:线性升温、温度缓慢变化和稳定阶段,且升温幅度随Nano-Al_2O_3含量的增加而增大;当载荷和速度分别超过200 N和2 m/s时,复合材料磨损率与摩擦表层温度均大幅上升,但摩擦热平衡所需时间却大幅缩短,此时摩擦表面形貌与转移膜形貌均发生明显变化;当环境温度在25~140℃变化时复合材料摩擦性能变化不显著。     

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。     

碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)的电学特性

综述了碳纤维增强水泥基复合材料(CFRC)电学特性的研究进展,探讨了CFRC的电磁屏蔽性能和导电性能研究中的相关问题,阐述了原材料、配合比和表面处理对CFRC电磁屏蔽性能的影响,明确了碳纤维分散性和试验方法对CFRC导电性能的影响规律以及CFRC在工程结构中的应用状况,展望了CFRC的发展方向,指出碳纤维分散性、测试方法、温度和应力等多因素条件是CFRC电学特性将来的研究重点.     

PBO纤维表面改性研究进展

综述了目前PBO纤维的表面改性方法,主要包括等离子体处理、表面化学处理、辐射处理、偶联剂处理以及共聚改性的研究进展。分析了各种改性方法的原理并指出各种改性方法的优势及存在的问题。展望了PBO纤维增强复合材料的应用前景,指出今后纤维表面改性仍是PBO纤维增强树脂复合材料的研究重点。     

聚苯硫醚纯化研究

在高温下,用N-甲基吡咯烷酮(NMP)与聚乙二醇(PEG)组成的混合试剂对商品PPS树脂进行纯化处理。纯化产品测试表明,这种方法能有效地去除树脂中存在的无机离子杂质和有机低聚物。进一步的研究表明,与未纯化树脂比较,纯化后树脂的加工性能以及热性能都得到明显的改善,可用于纺丝、薄膜和电子封装材料等用途。     

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。