盐雾环境对玻璃纤维-铝合金层合板力学性能的影响

通过研究玻璃纤维-铝合金层合板在盐雾环境下不同老化周期后的力学性能及复合材料层红外光谱,分析了层合板在盐雾老化条件下的性能变化。在加速盐雾老化条件下,树脂基体发生了降解,树脂-纤维界面及表面铝合金发生腐蚀破坏,随老化时间的延长,0°及90°层合板的拉伸、压缩及面内剪切强度均呈现出明显的下降趋势,90°层合板内部受到的损伤更为严重,盐雾环境会降低层合板内热固性树脂基体的交联程度,并破坏树脂-纤维及树脂-铝合金的界面,影响应力在玻璃纤维-铝合金层合板层间的传递,使材料力学性能发生衰减。     

胶层厚度对环氧胶粘剂使用环境下力学性能影响的试验研究

为了研究不同厚度胶粘剂在其使用环境条件下对力学性能的影响,从两种金属结构环氧胶粘剂中各挑选了两种厚度的胶粘剂,并在不同的使用环境下研究不同胶层厚度对剪切强度、剥离强度、平面拉伸强度和蠕变的影响。研究结果表明:在高低温环境、湿热环境、JP-4燃油浸泡处理的试样件剪切强度、平面拉伸强度性能以及蠕变试验中,0.3 mm的胶层厚度比0.6 mm胶层厚度对胶粘剂的力学性能影响大;在盐雾环境、阻燃液压油浸泡处理的试样件剪切强度以及蜂窝剥离强度试验中,胶层厚度对胶粘剂力学性能的影响不明显;在3型试验液浸泡处理的试样件剪切强度以及滚筒剥离强度试验中,0.6 mm的胶层厚度比0.3 mm胶层厚度对胶粘剂的力学性能影响大。     

湿热老化对PBO/T700层间混杂复合材料力学性能的影响

分别利用材料万能试验机和DMA研究了湿热老化时间对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,在湿热环境下加速老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量并未发生明显变化;压缩强度和层间剪切强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为14.4%和9.5%;湿热老化使得PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性有所提高,当老化时间为30d时,混杂复合材料的T_g从127.6℃升高到136.3℃,随着老化时间进一步延长,混杂复合材料的T_g降低,E'和E″向低温方向移动,表明混杂复合材料的耐热性又开始下降。     

臭氧改性碳纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与性能研究

采用臭氧氧化的方法对碳纤维进行表面改性,并用作热塑性聚酰亚胺树脂的增强体。采用单丝拉伸试验、XPS研究臭氧处理时间对碳纤维单丝拉伸强度和表面官能团的影响。结果表明,臭氧处理时间越长,碳纤维力学性能的下降程度越大,而表面含氧官能团含量越多。优选单丝拉伸强度保留率较高、含氧官能团含量较丰富的碳纤维与热塑性聚酰亚胺制成复合材料,并评价其层间剪切强度(ILSS)。结果表明,臭氧处理5 min就可使碳纤维/聚酰亚胺复合材料的ILSS提升43%,说明臭氧处理可显著提升碳纤维/热塑性聚酰亚胺的界面性能。     

开孔聚酰亚胺泡沫粘接性能研究

探讨了BHPI-J-2010胶粘剂的固化度、耐热性、固化工艺、粘接铝的拉剪强度及粘接聚酰亚胺泡沫的可行性;研究了BHPI—J-2010胶粘剂粘接聚酰亚胺泡沫／45号钢的拉伸性能及固化工艺;考查了开孔聚酰亚胺泡沫／45号钢粘接试样高温拉伸和蠕变性能及胶粘剂的使用寿命。结果表明,BHPI—J-2010胶粘剂对开孔聚酰亚胺泡沫具有良好的粘接性能。     

新型聚酰亚胺-环氧胶粘剂的制备及性能研究

在环氧树脂ES216中加入不同含量的新型聚酰亚胺粉末,制得胶粘剂。通过热失重分析、接触角、拉伸强度及凝胶化时间测试研究了聚酰亚胺用量对环氧胶性能的影响。结果表明,随着聚酰亚胺用量增加,环氧胶的耐热性、疏水性提高,拉伸剪切强度下降,表观活化能提高。聚酰亚胺的质量分数为15%时,胶粘剂的起始热分解温度378.4℃,表面能39.0 mJ/m2;拉伸剪切强度20.9 MPa;表观活化能58.5 kJ/mol,综合性能优良,增韧效果最好。     

工艺因素对RTM成型聚酰亚胺复合材料性能的影响

采用低熔体粘度适用于液态成型的聚酰亚胺树脂研究了树脂传递模塑（RTM）工艺中树脂注射压力、注射流速、固化温度对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料性能的影响，以确定最佳的成型工艺参数。结果表明，随着注射压力增大，复合材料的玻璃化转变温度下降，层间剪切强度提高，弯曲强度略有提升。随着注射流速增加，复合材料玻璃化转变温度不变，层间剪切强度和弯曲强度降低。随着固化温度升高，复合材料的玻璃化转变温度升高，但固化温度达到400℃时，层间剪切强度和弯曲强度明显降低。根据树脂工艺性，综合考虑复合材料内部质量、耐热性和力学性能，采用注射压力1.2 MPa，注射流速15 mL/min以及固化温度380℃的成型工艺较优。     

玻纤/乙烯基酯复合材料的制备及其盐雾腐蚀行为

我国新建的燃煤火力发电机组大多采用石灰石-湿法脱硫工艺,湿法烟气引起的盐雾腐蚀是导致火电厂烟囱内衬材料脱落的重要因素。本文基于真空辅助成型(VARTM)工艺低成本制造了玻纤/乙烯基酯复合材料,并在盐雾试验箱中分别腐蚀4 d、14 d、28 d和60 d,模拟其在自然盐雾环境下的力学性能变化,分析了复合材料的耐盐雾腐蚀性能,并采用SEM法分析微观机理和腐蚀前后试样表面形貌演化规律。结果表明,经过60 d的盐雾腐蚀,复合材料的力学性能均呈现出先增加后下降的趋势,在盐雾腐蚀60 d后,拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度分别下降了5. 6%、12. 71%、13. 61%。微观形貌表征发现,盐雾腐蚀后树脂基体发生了膨胀开裂,在纤维-树脂界面处形成缺陷进而导致力学性能下降。     

聚酰亚胺纤维增强环氧树脂结构透波复合材料的性能研究及机制分析

选择聚酰亚胺纤维和环氧树脂,采用热熔法制备出了聚酰亚胺/环氧结构透波复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、吸湿率、力学性能、介电性能、湿热老化性能以及扫描电子显微镜等表征手段,研究了聚酰亚胺/环氧结构透波复合材料的结构透波性能和耐湿热环境性能。研究结果表明：聚酰亚胺纤维中刚性共轭结构赋予了聚酰亚胺纤维复合材料良好的透波性能和耐湿热性能,但是与石英纤维增强环氧树脂复合材料相比,聚酰亚胺纤维增强环氧树脂结构透波复合材料仍存在着压缩强度、弯曲强度与层间剪切强度低、吸湿率高的问题;力学性能破坏模式分析结果显示,聚酰亚胺纤维同时存在有机纤维的吸湿、压缩强度低、纤维/树脂界面结合差的问题。     

温度对涂黑风电叶片复合材料性能的影响

通过开展温度对涂黑叶片复合材料性能的影响研究,指导对涂黑风电叶片服役寿命的预测。试验结果表明,涂黑叶片日照升高的极限温度为60℃,60℃温度作用3 h后,蒙皮层合板的拉伸和压缩性能均不同程度的退化,拉伸强度和压缩强度分别下降了28.9%、44.5%,但层合板的V形剪切强度下降率相对较低,为6.1%;梁帽用拉挤板的V形剪切强度下降率较高,达16.3%,拉挤板的拉伸强度和压缩强度分别下降了3.3%、6.3%;壳体用PVC60泡沫和Balsa轻木夹芯复合材料的剪切强度分别下降31%、4.2%。     

PMI泡沫夹芯复合材料湿热老化性能研究

通过对夹芯结构复合材料湿热老化性能的研究,探究环境对夹芯结构复合材料性能的影响。实验中采用了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)、玻璃纤维增强环氧树脂(SW110C/608)复合材料面板制备了PMI泡沫夹芯结构复合材料,研究了PMI泡沫夹芯结构复合材料的耐湿热老化特性,并讨论了湿热对PMI泡沫夹芯结构复合材料的压缩性能以及弯曲性能的影响。结果发现,PMI泡沫夹芯结构复合材料浸泡在水中时的饱和吸湿时间为30d,饱和吸水率为4.08%,通过Fick第二扩散定律发现水分子在PMI泡沫中的扩散系数为水分子在面板扩散系数的29.29倍,由于水分子的增塑作用以及浓度梯度扩散的影响,湿热处理后的PMI泡沫夹芯复合材料的平压强度下降了32.86%,侧压强度下降了16.73%,弯曲强度下降了23.94%。     

环氧树脂及其复合材料酸性盐雾老化机理及性能

现役油田用玻璃纤维增强复合材料(GFRP)常工作于酸性盐雾条件之中，为研究盐雾溶液在树脂、GFRP中的扩散行为，分析老化机理及性能，制备了环氧树脂浇铸体及其GFRP NOL环，进行为期50天酸性盐雾老化试验。X射线光电子能谱分析，能谱分析结果表明，溶液中的金属离子、非金属离子由于体积、电荷平衡的限制难以进入材料内部，材料性能劣化主要是由于水分子、 H⁺的扩散造成的，其扩散行为符合Fick扩散定律，扩散系数为7.26×10^-4 mm²/h。傅里叶变换红外光谱显示，靠近外部盐雾溶液的部位，树脂受损严重，形成更多的分子间氢键，推测水分子、 H⁺沿树脂厚度方向不是均匀分布的。水分子对树脂高分子交联网络产生溶胀作用、在界面产生应力降低界面性能，扫描电子显微镜测试表明，出现了界面脱黏现象；H⁺会促进酯基的水解并且破坏纤维的完整性，玻璃纤维表面产生了裂纹。老化50 d后GFRP的玻璃化转变温度降低、力学强度下降，层间剪切强度、拉伸强度保留率分别为80.79%,80.22%。     

湿热老化对石英纤维/聚酰亚胺复合材料力学和介电性能影响研究

本文考察了湿热老化对QW220/902(石英纤维/聚酰亚胺)树脂基复合材料力学和介电性能的影响。研究结果表明:复合材料在80℃下经48 h水煮处理后,由于水分子浸入引起界面脱粘,各项力学性能略有下降,300℃下的层间剪切强度保持率为86.48%,但是其他力学性能保持率仍超过90%;水煮处理后复合材料的介电性能发生明显下降,但是经100℃真空干燥除去水分后,材料的介电性能可以得到基本保持,表明QW220/902复合材料具有良好的抗湿热老化性能,可以作为结构/透波一体化材料,具有很好的应用前景。     

PVC/聚酰亚胺复合材料性能的研究

采用共混的方法制备了PVC/聚酰亚胺(PVC/PI)复合材料,考察了PI的分子质量和添加量对复合材料冲击性能、拉伸性能、耐热性能和阻燃性能的影响。结果表明:当低分子质量PI的添加量为0.1份时,PVC/PI复合材料的综合性能较好。     

湿法造纸技术制备聚酰亚胺纤维增强体及其对热塑性树脂基复合材料力学性能的影响

利用湿法造纸成形技术抄取得到聚酰亚胺纤维纸,分别以等质量的聚酰亚胺纤维、聚酰亚胺纤维纸为增强体,采用手糊成型、热压法制备热塑性聚酰亚胺树脂基复合材料。聚酰亚胺纤维纸增强体改变了纤维的存在形式,解决了复合材料中纤维束多、纤维孔径分布不匀、有效长度低、材料力学性能不佳等问题,纸增强复合材料拉伸性能提高130%,弯曲性能提高108%,层间剪切性能提高34.5%。聚酰亚胺纤维纸增强体自身因素影响了复合材料力学性能,从纤维长度、打浆状况、纸页定量角度分析了复合材料力学性能改善的原因。     

高模碳纤维M40/聚酰亚胺预成型膜层合复合材料的研究

采用膜层压方法,制备了单向高模碳纤维增强共聚聚酰亚胺复合材料;考察了共聚聚酰亚胺结构、纤维表面处理和成型工艺对复合材料性能的影响.结果表明膜层压复合材料的孔隙小,力学性能高,分子链柔顺的聚酰亚胺复合材料的力学性能高;纤维表面处理对复合材料的层间剪切强度影响不大;成型温度对复合材料的力学性能有显著的影响.     

聚氨酯-酰亚胺复合材料的制备与表征

通过改变聚酰亚胺的用量,制备出系列聚氨酯-酰亚胺复合材料。采用FT-IR(傅里叶转换红外光谱)、DSC(差示扫描量热仪)、TG(热重分析)、拉伸测试和化学耐性测试等方法对聚氨酯-酰亚胺复合材料的胶膜结构和性能进行测试表征。探讨聚酰亚胺含量对聚氨酯-酰亚胺复合材料性能的影响。结果表明:随着聚酰亚胺用量的增加,聚氨酯-酰亚胺胶膜的拉伸强度呈现先增加后减小的趋势,断裂伸长率降低;胶膜的耐热性、耐水性、耐碱性和耐酸性都有所增强。     

缝合复合材料的制备与力学性能分析

采用新型的锥管针刺技术,将铺层平纹碳布在厚度方向上进行缝合,通过控制针距和行距,得到缝合密度不同的缝合预制体,再采用RTM工艺将预制体与环氧树脂进行复合,得到三维缝合复合材料。通过拉伸、弯曲和层间剪切试验,探究缝合密度对缝合复合材料力学性能的影响。结果表明,与未缝合碳纤维/环氧树脂复合材料相比,加入缝合线后,复合材料的拉伸性能降低,拉伸强度降低了3. 1%～12. 4%;缝合复合材料弯曲强度,随缝合密度的增加呈现先下降后上升再下降的趋势,其中密度为5 mm×5 mm的缝合复合材料弯曲强度提高了2. 2%;缝合复合材料层间剪切性能较未缝合复合材料均出现了不同程度提高,当缝合密度为5 mm×5 mm时,提高率达到最大值,为41. 6%。对试样的断口形貌进行讨论,结果表明,缝合线是影响材料破坏模式的重要因素。     

石英纤维布/J-284PD氰酸酯树脂复合材料的制备与性能

采用热压罐成型的方法制备了石英纤维布/J-284PD氰酸酯复合材料,并验证了其力学性能、介电性能和耐湿热性能。结果表明:中温固化的石英纤维布/J-284PD复合材料,其介电性能、力学性能和耐湿热性能优异,其中拉伸强度为630 MPa,层间剪切强度为58.8 MPa,介电常数为3.1,损耗角正切为0.003;经过10 d湿热试验后,性能最大仅下降10%。     

螺旋桨用榉木层板胶粘剂性能测试及工艺研究

为了解决木质螺旋桨的稳定性与变形问题,选用自制的聚氨酯(PU)胶粘剂对榉木层板进行胶接后再加工成螺旋桨。分别对胶接件的力学性能、耐热性、耐寒性、耐水性和耐湿热老化性能等进行了测定,探索了自制PU胶粘剂的最佳工艺条件,并进行了常温、高低温处理后的发动机试车试验。结果表明:自制PU胶粘剂具有较高的综合力学强度及稳定性能(其平均常温拉伸剪切强度和压缩剪切强度分别为8.13 MPa和15.00 MPa,平均高低温拉伸剪切强度和压缩剪切强度分别超过6.50 MPa和7.10 MPa;在水中浸泡20 h或湿热环境中放置24 h后,其平均压缩剪切强度分别为5.85 MPa和11.75 MPa),完全满足木质螺旋桨的使用要求。