单束纤维增强树脂基复合材料的热水老化性能研究

在96℃水中,对开芙拉29(Kevlar29),开芙拉49(Kevlar49)和聚苯撑苯并唑(PBO)纤维束增强的环氧树脂和双马树脂基复合材料进行老化实验后,再在60℃下进行干燥脱水处理。实验测定了吸水和脱水阶段的含水率及热水老化试样和干燥试样的弯曲性能。结果表明:在热水作用下,复合材料的弯曲强度和模量随热水老化时间的延长呈下降趋势,纤维与树脂基体间的界面发生破坏;再干燥脱水后,材料的弯曲强度和模量恢复,但仍低于未老化试样的性能,纤维与树脂基体间的界面破坏情况也类似。     

盐雾老化对风电叶片用环氧树脂性能的影响

采用差示扫描量热(Differential Scanning Calorimetry,简称DSC)、红外光谱(Fourier transform infrared spectroscopy,简称FTIR)、静态力学性能测试等分析方法对复合材料风电叶片用环氧树脂浇铸体老化前后的性能进行分析,通过对比盐雾老化前后树脂浇铸体的玻璃化转变温度(Glass transition temperature,简称Tg)和力学性能,研究了环氧树脂浇铸体的老化机理。结果表明,树脂浇铸体的Tg随着老化时间的增加呈现先上升后下降的趋势,老化20天时Tg由未老化前的55℃升高到62℃,20天后开始下降,到50天时下降为51℃,比未老化的下降了4℃。随着老化时间的增加,树脂浇铸体力学强度和模量均呈下降趋势,50天盐雾老化后树脂浇铸体的弯曲强度和拉伸强度分别下降了13%和12%,而弹性模量和弯曲模量分别下降了16%和9%。     

固化温度对苎麻纤维增强酚醛树脂的影响研究

采用热压成型法制备了苎麻纤维增强酚醛树脂复合材料(RFRP),通过热机械分析、热重分析及扫描电镜研究了固化温度分别为130,155及180℃时RFRP性能的变化。结果表明,随着固化温度的升高,酚醛树脂固化更充分,130℃下固化2 h的RFRP的储能模量在0～180℃测试区间下降了21 MPa,155℃和180℃下固化产物的储能模量变化不大。苎麻纤维的加入提高了基体树脂的储能模量,155℃下固化2 h的RFRP的储能模量达到最高为37.33 MPa。SEM观察可见纤维与树脂结合紧密。随着固化温度的升高复合材料的残炭率提高,700℃时的残炭率最高可达44.13%,材料的热稳定性提高。     

弹性固化环氧树脂体系及其复合材料研究

制备了一种体育用品用弹性固化EP(环氧树脂)体系,并着重探讨了其与碳纤维制成的复合材料的相关性能。研究结果表明:弹性固化EP体系的相对最佳固化温度为113.5~147.0℃,95~110℃时固化度超过90%;复合材料的横向拉伸强度60.00 MPa、拉伸弹性模量≥8.20 GPa、弯曲强度≥1.50 GPa、弯曲弹性模量110.00 GPa和层间剪切强度82.00 MPa,经98℃水煮48 h后,复合材料的弯曲性能和层间剪切强度与国内外同类产品(150℃固化40 min)的性能相当;纤维表面有树脂附着,并且有部分树脂浸润纤维,说明该弹性固化EP体系与碳纤维之间的浸润效果良好。     

套管用玻璃纤维增强环氧树脂老化后强度与色差演化研究

环氧树脂老化是高压套管常见事故，掌握高压套管外部环氧树脂老化规律，探索其老化监测手段对于高压套管服役具有重要意义。为此，对玻璃纤维增强环氧树脂(EP/GF)进行不同温度(85～145℃)180 h老化，采用拉伸与弯曲试验测试老化后样件强度，结合拉、弯实验断口形貌，分析其强度下降原因。利用比色计监测老化后色度、光泽度变化，建立色差变化与强度变化曲线，尝试提出采用色差监测老化程度的技术路线。结果表明：热老化降低EP/GF拉伸强度和弯曲强度，且温度越高下降越明显；同时EP/GF复合材料断裂形式从低温下塑性断裂转变为脆性断裂，其原因在于EP树脂老化引起的粉化，导致树脂与纤维出现分离。热老化同时带来明显的色差变化，因此采用色差变化来反映老化程度这一技术路线可行。     

热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响

采用人工加速老化试验方法研究了热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响。利用材料万能试验机研究了PBO纤维复合材料的拉伸、弯曲和剪切等静态力学性能随热氧老化时间的变化情况,结果表明,经过在60℃热氧老化不同时间后,PBO纤维复合材料的拉伸强度变化较小,弯曲强度和层间剪切强度出现了一定程度的下降,最大降幅分别为8.8%和11.7%,拉伸模量和弯曲模量增大。采用DMA研究了热氧老化时间对PBO纤维复合材料动态力学性能的影响,结果表明,热氧老化使得PBO纤维复合材料的耐热性提高,贮能模量下降,随着老化时间逐渐增加,E″逐渐向高温方向移动。     

石英纤维增强聚三唑树脂复合材料性能研究

本文研究了石英纤维增强的聚三唑树脂复合材料的固化行为、热性能、介电性能及力学性能。复合材料能够在80℃下固化成型,经过120℃/2h+150℃/2h+180℃/2h+200℃/2h+250℃/2h后处理,固化完全,玻璃化转变温度T g高达230℃,介电常数为3.8。力学性能随后处理温度升高而上升,至250℃时,弯曲强度和层间剪切强度分别为795MPa和61MPa,180℃时弯曲强度保留率达到59%。     

玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料的热老化机理

通过90,135,180℃下的热老化试验,并结合红外光谱、动态热机械分析及扫描电镜分析表征了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料热老化前后化学组成、玻璃化转变温度、储能模量和微观形貌的变化,研究了热老化过程中复合材料力学性能变化的原因并分析了复合材料的热老化机理。结果表明,不同温度条件下,玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料的弯曲性能均呈现先上升再下降的趋势。热老化前期材料发生残余交联,交联密度变大,力学性能上升。随着热老化时间的增加,高分子链发生断裂,树脂基体热解且出现脱粘破坏,加速了热老化行为,导致力学性能下降明显。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

紫外老化对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料疲劳性能的影响

以玻璃纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,研究紫外老化对复合材料疲劳性能的影响。利用扫描电镜、红外光谱和动态热力学分析对复合材料的微观形貌、化学结构和动态力学行为进行测试分析。研究表明:紫外线照射使环氧树脂发生了光氧老化降解,破坏了链段中的化学键,环氧树脂发生脱落,使树脂与纤维的结合变得薄弱,界面部分区域发生了脱粘。紫外老化28 d后,复合材料静拉伸强度下降了18%。拉-拉疲劳实验表明,紫外老化对复合材料低周疲劳的影响大于对高周疲劳的影响。紫外老化后复合材料的刚度退化速率和退化幅度均高于未老化试样,表明紫外老化使复合材料的疲劳性能下降。     

硫酸钙晶须对E-44环氧树脂的微结构与力学性能的影响

以E-44环氧树脂为基体,硫酸钙晶须（CSW）为增强材料制备了硫酸钙晶须／环氧树脂复合材料,研究了不同硫酸钙晶须含量对复合材料的拉伸强度、弯曲强度、磨损量及耐热温度的影响。结果表明,复合材料的力学性能、磨损量及耐热性均有所提高,拉伸强度和弯曲强度分别提高了25％、51％,磨损量降低了54％,耐热温度提高了7．9℃。由SEM表明,试样断面光滑,属于脆性断裂。     

高低温老化对碳纤维复合材料芯棒结构性能的影响

采用拉挤工艺制备了碳纤维增强环氧树脂基复合材料芯棒,并对其进行高低温人工加速老化试验,以及对老化前后碳纤维复合材料芯棒的横截面、外观颜色和密度进行了测试和分析。结果表明,高低温老化使芯棒颜色加深,主要对芯棒的外层产生一定的影响,内部结构没有明显变化;老化后芯棒的密度比老化前减小约2.5%,并且不同老化周期对芯棒的密度基本不变。     

固化温度和后处理温度对EP/碳布复合材料弯曲性能的影响

采用热压罐成型法制备了EP/碳布复合材料,研究了固化温度和后处理温度对复合材料弯曲性能的影响.结果表明,180℃固化的复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量高于120、150℃固化的复合材料;以180℃作为最高固化温度时,与不进行后处理相比,在180℃处理1 h后复合材料的弯曲强度得到大幅度的提高;较优的固化工艺参数为固化温...     

Rapid evaluation of thermal aging of a carbon fiber laminated epoxy composite

This study concentrated on the thermal aging mechanism and lifetime of a carbon fiber laminated epoxy composite. Samples of the laminated composite and the neat resin (as a contrast) were exposed in air circulating ovens set at 90, 120, and 150°C for various periods of time up to 13 days. The flexural properties combining with FTIR, weight loss, DSC, SEM, and surface morphology analyses were performed on the unaged and aged samples. The flexural strength of the composite deteriorated by a factor of 3 as a result of weight loss, microcrack formation, and chain scissions. The two‐way ANOVA results indicated that the aging time had significant effect on the flexural strength of the composite and the aging temperature had no significant effect on it. Two statistical models were established to predict the residual flexural strength and lifetime of this composite. POLYM. COMPOS., 35:975–984, 2014. © 2013 Society of Plastics Engineers     

树脂对碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料湿态弯曲特性影响

为了探究树脂基体对相同铺层方式下碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料(碳/玻体积混杂比为1.86/1)干态、湿态(100℃水煮2 h)弯曲特性的影响,首先对环氧树脂和乙烯基树脂浇铸体试样分别开展了耐水性加速老化试验,并对两种树脂浇铸体试样在每个老化试验周期下分别开展剩余弯曲特性试验;然后对碳/玻层间混杂复合材料开展干、湿态弯曲试验。结果表明,无论是在常规试验(未经过老化)还是在各个老化试验周期,两种树脂浇铸体试样弯曲应力–位移曲线变化规律基本一致,但总体而言,环氧树脂浇铸体试样常规弯曲强度和各个阶段老化后弯曲强度均优于乙烯基树脂浇铸体试样;相同试验状态下,两种树脂基混杂复合材料试样湿态弯曲强度和弯曲弹性模量均较干态试样产生不同程度的降低,但环氧树脂基混杂复合材料试样在干、湿态环境下的弯曲性能均优于乙烯基树脂基混杂复合材料试样。     

三乙烯四胺固化有机蒙脱土/环氧树脂复合体系的研究

以三乙烯四胺作为EP(环氧树脂)的常温固化剂制备EP/OMMT(有机蒙脱土)/三乙烯四胺纳米复合材料。采用X射线衍射(XRD)法,差示扫描量热(DSC)法等手段研究了不同配方对EP/OMMT/三乙烯四胺固化体系的凝胶时间、力学性能、热性能及OMMT的插层剥离行为等影响。结果表明:对EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料而言,90~120℃固化体系的OMMT剥离与插层效果优于室温固化体系;当固化温度为120℃时,EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料的耐湿热性能和弯曲强度均优于常温固化体系;EP/OMMT/三乙烯四胺复合材料经常温固化24 h后,其冲击强度比纯EP体系提高了7%~12%。     

有机硅改性环氧树脂的制备及其性能研究

利用三种乙氧基硅烷单体混合不完全水解合成含乙氧基的有机硅低聚物,使其与环氧树脂反应成功制备出有机硅改性环氧树脂。探讨了不同水解用水量的有机硅对改性树脂固化物冲击强度、弯曲强度和热稳定性的影响。结果表明,当水解用水量为完全水解用水量的0.5倍时,环氧树脂固化物的耐热性和韧性均有明显提高,冲击强度达14.07 kJ/m2,弯曲强度达26.73 MPa,50 %的质量热损失温度达424 ℃;比未改性的纯环氧树脂分别提高了10.23 kJ/m2,6.98 MPa和23 ℃。     

吸水对连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能影响的研究

采用连续玻璃纤维增强聚丙烯(PP)预浸布制备复合材料层压板,通过人工加速老化的方法,对不同铺层的连续玻璃纤维增强PP复合材料进行常温、60℃、80℃的海水浸泡实验,研究连续玻璃纤维增强PP复合材料的弯曲强度随老化时间、老化温度等因素的变化规律及性能退化趋势。研究表明,老化初期吸水趋势符合菲克扩散,老化程度与时间和温度成正比关系。对试样断裂部分拍摄扫描电子显微镜(SEM)图像,观察不同环境条件下样品老化情况,老化温度越高、时间越长,增强纤维与树脂基体界面腐蚀越严重。     

高温老化对碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料力学性能的影响研究

本文对国产碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料进行了高温老化力学性能测试和分析,通过扫描电子显微镜分析了高温老化对碳纤维／双马复合材料力学性能的影响。结果表明,老化1000h的力学性能未出现明显下降趋势,纤维与树脂基体粘接牢固,界面完好,该复合材料的高温老化性能优异。