纳米TiO2对环氧树脂及碳纤维增强复合材料力学性能的影响

利用超声波技术将纳米TiO2在环氧树脂中进行分散,考察了纳米TiO2含量对环氧树脂及碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响。研究表明,纳米TiO2可对环氧树脂固化物同时起到增韧增强的作用,冲击断口形貌显示为典型的韧性断裂。同时纳米粒子的加入可改善碳纤维和树脂基体的界面粘结性能,提高复合材料的层间剪切强度。     

共聚酯无纺布定型-增韧碳纤维复合材料的制备及力学性能

针对真空辅助树脂灌注工艺(VARI)成型纤维增强复合材料纤维体积含量较低、厚度难以控制、层间韧性较差的问题,将共聚酯无纺布引入碳纤维织物预成型体中,对其进行真空袋热压定型预处理,最后采用VARI工艺制得了碳纤维/环氧树脂基复合材料层合板。对比研究了共聚酯无纺布改性前后复合材料的厚度变化规律、Ⅰ型层间断裂韧性、短梁剪切性能和三点弯曲性能。结果表明,经共聚酯无纺布改性后层合板的厚度降低,纤维体积含量由改性前的57.9%提高至62.2%,其Ⅰ型层间断裂韧性G_(ⅠC)值提高了144.7%,短梁剪切强度和弯曲性能基本持平。Ⅰ型层间断裂韧性提升的主要机制:一是层间断裂面之间的纤维桥联作用;二是层间界面处弥散分布的热塑性颗粒阻碍了裂纹的扩展;三是层间的界面相因发生剪切塑性变形而需耗散额外的断裂能量。     

玄武岩纤维层合复合材料层间增韧方法研究

对玄武岩纤维织物层合复合材料进行层间增韧改性实验研究,对不同增韧方法下材料的增韧效果进行对比。实验中分别采用静电纺PA6纳米纤维膜及玻纤表面毡作为增韧材料,对增韧改性前后层合复合材料的II型层间断裂韧性、冲击后剩余压缩强度(CAI)进行了测试与分析。实验结果显示,两种增韧层材料均可显著改善玄武岩纤维复合材料层间韧性,复合材料II型层间断裂韧性分别提高41.74%和56.86%,材料CAI值分别提高19.6%和23.81%。两种增韧层材料各有优势,在玄武岩纤维层合复合材料层间增韧方面都具有应用潜力。将二者结合构建的混杂增韧层也具有一定的增韧能力,但在界面相容改性等方面有待进行深入研究与优化,以期改善增韧效果。     

改性环氧树脂制备复合材料层间断裂韧性的实验研究

采用纳米SiO2对环氧树脂改性并通过RTM工艺制成碳/环氧复合材料,观察纳米粒子在复合材料中的分布情况,测试复合材料的层间断裂韧性并用显微镜观察断裂面形貌.结果表明,纳米粒子在复合材料厚度方向和沿预裂纹的面内方向均没有明显的过滤性,改性后的碳/环氧复合材料的层间断裂韧性比改性前提高45％,断裂面更粗糙,纳米SiO2对环氧树脂的增韧效果良好.     

微米Al_2O_3层间增韧EP/CF复合材料性能研究

采用喷雾技术,通过VARTM工艺制备了微米Al2O3层间增韧环氧树脂/碳纤维复合材料,研究了微米Al2O3面密度对改性复合材料II型层间断裂韧性的影响,并进一步分析了改性对复合材料弯曲、冲击等性能的影响。研究结果表明,微米Al2O3的加入明显改善了复合材料的II型层间断裂韧性,当面密度为15 g/m2时,改性效果最好,II型层间断裂韧性由348 J/m2增加至522 J/m2,其增韧机理与裂纹的偏移、大量微裂纹的形成、Al2O3粒子从基体中拔出及与基体脱粘等现象有关。此外,改性复合材料的冲击性能得到了较好的改善,弯曲性能则稍有提高。     

不同电极对碳／环氧复合材料拉伸应力—电阻关系的影响

碳／环氧复合材料中碳纤维具有良好的导电性,通过碳纤维之间相互接触使得复合材料也能导电。本文分析了在碳／环氧复合材料层间埋设电极、表层粘贴电极和铜夹电极对复合材料拉伸应力—电阻的影响。结果表明,层间埋设的电极与复合材料紧密接触,能够真实地反映碳／环氧复合材料的拉伸应力—电阻关系,可以作为电阻法复合材料力学性能自诊断的研究依据。     

PEEK层间增韧碳纤维环氧树脂基复合材料的性能研究

为了改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)层合板层间断裂韧性较差的问题,采用预浸料层间涂层和模压工艺制备聚醚醚酮(PEEK)层间增韧CF/EP层合板。探究PEEK含量对CF/EP层合板Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度的影响。结果表明:PEEK的加入有效提高CF/EP层合板的Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度。当PEEK含量为2%,层合板的断裂韧性和冲击强度分别达到1 253 J/m²和259 kJ/m²,与纯层合板相比分别提高61.5%和32.8%。实验分析PEEK增韧机理,为研究高附加值复合材料产品提供参考。     

热压罐始加压预浸料用高温树脂体系的制备与性能研究

本文设计合成了一种噁唑烷酮环结构高温韧性环氧树脂(OXEP),采用化学流变剂调节和OXEP改性四官能团环氧树脂,制备符合热压罐始加压成型工艺的热熔法专用树脂体系。研究了OXEP含量对树脂体系拉伸性能、韧性和耐热性的影响,利用热压罐始加压成型工艺制备碳纤维复合材料,并与常规热压罐工艺复合材料力学性能进行对比。结果表明:化学流变剂反应120 min可达到始加压工艺要求;OXEP的加入可有效改善固化树脂的力学性能,加入OXEP改性环氧32 phr时,改性树脂的拉伸强度和冲击强度相对于未改性树脂分别提升了29%和73%,断裂韧性提高了3.3倍;改性树脂试样断裂面微观形貌较为粗糙,且有较深的沟壑,断裂耗散的能量较多,增韧效果明显;热压罐始加压热熔法复合材料力学性能优于常规热压罐工艺,复合材料0°拉伸强度和层间剪切强度提升明显,分别提高了34.5%和38.6%。     

热解沉积结合PAMAM接枝改性碳纤维表面

采用热解沉积结合聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)接枝的改性方式对碳纤维进行表面处理,对比了碳纤维原丝(CFs)、只经热解沉积处理碳纤维(PD-CFs)和沉积结合接枝处理碳纤维(PD-PG-CFs)的表面形貌、表面元素组成和质量分数、与极性液体和非极性液体的接触角、表面自由能的变化;制备了不同处理条件下碳纤维/环氧微复合材料,与未处理的碳纤维原丝相比,经热解沉积处理的碳纤维/环氧复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了26.87%,而经沉积结合PAMAM接枝处理碳纤维/环氧复合材料的IFSS则提高了38.81%。通过纳米压痕测试定量的表征了复合材料中碳纤维、热解碳层和树脂基体3者的模量,结果表明,热解碳层的模量介于碳纤维和树脂之间,它所起到的过渡层效应是复合材料界面性能得到改善的重要原因。     

杂环芳纶表面ZnO纳米界面相的构筑及其界面强化作用

为了改善杂环芳纶(F3)与环氧树脂黏结性差以及不耐紫外辐射的缺点,首先对纤维进行功能化预处理,然后通过溶胶-凝胶法和水热法分别在芳纶表面生长了氧化锌纳米颗粒和氧化锌纳米线界面层。采用X成、形貌、与环氧树脂的黏结性以及抗紫外性能进行了研究。结果表明:纳米颗粒状和纳米线形态的ZnO纳米界面相能够显著提高纤维与树脂基体的黏结性能,与未处理的纤维相比,单纤维复合材料的界面剪切强度分别提高了14.1%和27.0%;同时ZnO的破坏,经过168 h紫外辐射试验后,纤维强度保持率从79.1%提高到96.7%。     

塑料市场

表面改性提升碳纤维界面性能中科院宁波材料技术与工程研究所复合材料研究团队日前在碳纤维表面改性方面取得进展。研究人员将氧化石墨烯引入环氧基上浆乳液中,采用浸渍法对碳纤维进行表面改性,可以有效调控碳纤维复合材料的界面微观结构,进而显著改善碳纤维复合材料的界面性能。这一成果为制备高性能碳纤维复合材料提供了一种新的方法和思路。研究结果表明,氧化石墨烯均匀分散在碳纤维表界面层中,改性碳纤维复合材料的界面剪切强度比未上浆和未改性的材料,分别提高了70.9%和36.3%,     

上浆剂类型对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能影响

本文研究了乙烯基酯树脂固化工艺,并根据固化工艺制备出不同上浆剂的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料,并对复合材料进行了力学性能和热稳定性能测试,结果表明水性聚氨酯上浆剂碳纤维较水性环氧上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸强度提升了16%,弯曲强度提高10%,层间剪切强度提高19%,并采用扫描电镜(SEM)分析了两种上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的层间剪切断面的表面形态,发现聚氨酯上浆剂的碳纤维能够与乙烯基酯树脂有更好的界面结合性能。     

不同温度下T700/环氧复合材料层间剪切强度（ILSS）统计分析

本文根据25℃-125℃不同温度条件下的碳纤维/环氧复合材料层间剪切强度实验数据,利用统计学中的线性回归分析法,对不同温度下T700/环氧复合材料的层间剪切强度进行拟合,得到了回归方程,为预判、检验碳/环氧复合材料性能提供参考依据。并预测了125℃下层间剪切强度最小值为31.23MPa,通过与实测数据比较,吻合较好。     

刚性三维晶须层间改性玻璃纤维复合材料研究

本文采用四针状氧化锌晶须对RTM(树脂传递模塑)成型的玻璃纤维复合材料进行层间改性,从"离位"改性思想出发,将晶须直接引入到复合材料相对薄弱的层间部分,氧化锌晶须特殊的几何形状在层间部位形成刚性的机械"锚接"结构,这种物理而非化学的方式,能有效抑制复合材料的层间开裂及层间微裂纹的扩展,提高复合材料的层间剪切性能.研究结果表明,针对所选用的典型的航空用环氧树脂体系,氧化锌晶须的引入使复合材料的层间性能明显改善.     

YSZ涂覆碳纤维/环氧复合材料性能的研究

采用溶胶-凝胶法在碳纤维的表面涂覆了一层钇稳定氧化锆(YSZ)涂层，并研究了用其制备的碳纤维／环氧复合材料的性能。结果表明：涂层中粒子的粒经约为10nm，YSZ涂覆后复合材料的层间剪切强度(ILSS)、拉伸强度和弯曲强度分别提高了52．0％、6．5％和6．3％；YSZ涂覆后的碳纤维与环氧树脂基体的结合更加紧密，且在碳纤维表面形成的YSZ涂层在450～700℃能有效地减缓碳纤维／环氧复合材料的氧化失重速率。     

PAN基碳纤维阳极电解氧化表面处理的研究

借助XPS、力学分析、SEM扫描电镜、傅立叶红外光谱 ,较系统地考察了碳纤维表面组成与结构的变化及阳极氧化表面处理对碳纤维复合材料层间剪切强度的作用与影响。结果表明 :采用碳酸氢铵为电解质对碳纤维进行阳极电解氧化表面处理后 ,其复合材料的层间剪切断裂转变为以张力断裂形式为主 ;通过适当地增加碳纤维表面的羟基含量 ,提高活性碳原子数与非活性碳原子数比 ,可有效地改善碳纤维复合材料的使用性能 ,使碳纤维层间剪切强度提高 49% ,层间剪切强度达 85 .5MPa。     

基体韧性和铺层方式对角层混杂纤维复合材料拉伸性能的影响

本文研究了基体韧性和铺层方式对± 4 5°铺层的玻璃纤维、碳纤维及其混杂纤维复合材料拉伸断裂性能和损伤行为的影响。实验结果表明 ,采用混杂纤维有利于提高复合材料的拉伸强度和断裂应变 ,呈正的混杂效应 ;基体韧性的增加可以改善纤维复合材料的抗损伤能力     

玻璃钢层间强度与韧性及其动态性能的关系

由于玻璃钢层板在垂直于层合面方向上没有纤维与织物,故其层间强度和韧性成为玻璃钢复合材料的薄弱环节。产品设计者、建造者和检验者对此都甚为关注。据文献报导,大多数复合材料的破坏均来源于层间区的损伤。这种损伤亦严重地危及玻璃钢的疲劳寿命和断裂韧性,所以有关部门十分重视玻璃钢结构可靠的层间强度和韧性数据。 当前国内外尚未公布一套标准化的试验方法,关于损伤机制和改善居间性能的文献资料也很少。当然ASTM已公布缠绕玻璃钢短梁剪     

2013年以来实施的塑料系列标准

GB/T 28891—2012《纤维增强塑料复合材料单向增强材料I型层间断裂韧性GIC的测定》。规定了用双悬臂梁(DCB)试样测定单向纤维增强塑料复合材料的I型层间断裂韧性(临界能量释放率)GIC的方法。适用于碳纤维增强和玻璃纤维增强的热固性和热塑性复合材料。GB/T 29047—2012《高密度聚乙烯外护管硬质聚氨酯泡沫塑料预制直埋保温管及管件》。规定了由高密度聚乙烯外     

CF/GF层间混杂增强缝合泡沫夹芯复合材料低速冲击性能试验研究

研究了碳纤维(CF)与玻璃纤维(GF)层间混杂增强环氧树脂缝合泡沫夹芯复合材料的冲击性能。采用落锤冲击试验机对缝合碳纤维、玻璃纤维和玻碳层间混杂纤维泡沫夹芯复合材料板进行了冲击试验,得出了锤头接触力和位移随时间变化的曲线。通过显微拍照和超声波检测技术对冲击后的复合材料板进行了损伤检测,得出夹芯复合材料板内外部损伤情况。结果表明:碳纤维泡沫夹芯复合材料板的锤头最大冲击力最大,而接触时间最短;玻璃纤维的锤头最大冲击力最小,而接触时间最长;玻碳混杂纤维最大冲击力和接触时间居中。碳纤维冲击后表现为脆性破坏,玻璃纤维的加入改善了碳纤维的韧性。