碳纤维/环氧树脂基复合材料增韧改性研究进展

为改善碳纤维/环氧树脂基复合材料的脆性断裂问题,常通过树脂增韧和纤维改性等方式实现。本文从树脂改性、界面改性及结构设计3个方面综述了碳纤维增强环氧树脂基复合材料的研究进展。其中树脂改性主要有纳米材料改性、橡胶弹性体改性及热塑性树脂改性增韧等方式,通过增加填充粒子与树脂基体间键合来提高环氧树脂的韧性;界面改性主要是碳纤维表面改性,通过增加碳纤维表面活性官能团或多尺度进行表面改性,增强碳纤维和环氧树脂之间的界面结合性能,达到复合材料增韧的效果;复合材料结构设计主要是设计纤维铺层角度、厚度、结构,通过结构优化来增强复合材料的韧性。最后分析了3种改性方式存在的问题,并指出3种方式结合使用是未来复合材料改性的研究方向。     

丝瓜络衍生碳纤维基复合材料的电磁波吸收性能

为解决当前多孔磁性碳基吸波材料制备工艺繁杂、能耗高、环境不友好等问题,提出基于多孔生物质源衍生的绿色环保策略。以高孔隙丝瓜络为前驱体,Co²⁺为金属源,二甲基咪唑为配体,经配位自组装获得丝瓜络/金属有机骨架结构复合材料,并经高温煅烧得到碳纤维基钴/碳(LS-Co/C)复合材料。结果表明：在800℃煅烧后,LS-Co/C展现了优异的吸波性能,厚度为1.5 mm时有效吸收带宽为5.2 GHz (12.8～18.0 GHz),其良好的吸波特性得益于错综复杂的三维多孔网络结构为电磁波提供了适宜的损耗空间,在电磁场作用下产生感应电流,并在碳纤维导电网络中快速衰减,同时钴/碳复合材料与碳纤维形成的多重界面极化助力电磁波进一步衰减。该研究将为新型多孔磁性碳基吸波材料的设计开发提供策略。     

2.5D芳纶机织复合材料的拉伸性能研究

2.5D机织复合材料凭借其特有的优点和相对成熟的技术受到各领域的关注。然而,这种材料现有的力学性能数据较少,且集中在耐高温和耐烧蚀材料上,影响了其可靠性的评估。对4种结构的2.5D芳纶机织复合材料进行经向和纬向拉伸性能研究,分析结构和拉伸性能的关系。试验结果表明:伸直状态的衬经纱对经向拉伸性能具有较大的贡献;伸直状态的衬纬纱对纬向拉伸性能具有较大的贡献;纬密增加会增大接结经纱的弯曲程度,从而降低经向拉伸性能。     

石墨烯增强碳纤维环氧复合材料界面性能研究

采用索氏提取法清洗碳纤维表面的浆料涂层,并在纤维表面吸附热剥离石墨烯,然后采用树脂传递模塑工艺制备石墨烯增强碳纤维环氧树脂多尺度复合材料。测试碳纤维环氧树脂复合材料掺杂石墨烯前后的界面剪切强度,分析石墨烯的加入对复合材料界面性能的影响。结果表明,加入石墨烯后,碳纤维环氧树脂复合材料的界面性能显著提高,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的剪切强度为83.04 MPa,比未加入石墨烯时提升了21.5%。     

PAN基碳纤维织物的薄层复合材料性能的研究

建立织物薄层复合材料的简化力学模型,从理论上研究了织物对材料性能的影响;并通过对常见的几种PAN基碳纤维织物(平纹、斜纹、双层、经二重组织)所构成的薄层复合材料的性能测试,得出了织物对薄层复合材料性能影响的一些规律。     

高微孔活性炭纤维电磁波吸收性能测试分析

通过水蒸气活化法控制纤维孔隙及比表面积,制备不同比表面积和微孔率的活性炭纤维,并测试其微观形貌、比表面积、孔结构、XRD图谱、介电常数、电磁波吸收性能。结果表明,在900℃的水蒸气中活化15 min制备的活性炭纤维可获得最优的电磁波吸收性能,将其按10%的质量比与石蜡混合制备厚度为3 mm的测试样,测得电磁波损耗(<-10.000 d B)频宽达到6.74 GHz。制备的高微孔活性炭纤维材料质量轻、电磁波吸收频带宽,是一种有效的电磁波吸收材料,可为其他电磁波吸收材料的研究提供参考。     

环氧树脂/黏土纳米复合材料研究进展

综述了关于环氧树脂/黏土纳米复合材料在制备及性能方面的国内外研究现状,对剥离机理方面的研究成果进行了重点分析和讨论,指出了这方面研究的应用前景及存在的不足.     

2.5D纺织结构复合材料预制件的设计及织造

对五层2.5D层间弯交浅联预制件织物组织和各项参数进行了设计,并在SV-111全自动剑杆织样机上进行了试织,以探讨其可织性。     

可用作纳米纤维复合材料的连续纳米碳纤维

本文介绍了采用静电纺丝技术制备出的连续纳米碳纤维。初生的聚丙烯腈 (PAN)纳米纤维原丝在经过热稳定和炭化之后转变为纳米碳纤维。一般纳米碳纤维的直径在 1 0 0nm～ 5 0 0nm之间。与气相生长纳米碳纤维相比 ,静电纺丝法制得的纳米碳纤维具有连续、直径分布均匀及坚固等优点 ,且不再需要提纯工艺。用扫描电镜、透射电镜及原子力显微镜对静电纺丝法制得的连续纳米碳纤维进行了表征 ;对样品用电子衍射和X-衍射进行了分析 ;并制备和分析了用纳米PAN原丝和静电纺丝法制得的纳米碳纤维为增强基的环氧树脂纳米复合材料。研究结果表明 :用连续…     

水性环氧树脂碳纤维上浆剂的研制与性能分析

通过对环氧树脂进行亲水化改性,使其具有水溶性,再分散制成合适浓度的水性环氧树脂上浆剂,对聚丙烯腈基碳纤维进行上浆.测试上浆剂的性能,观察碳纤维上浆前后纤维的表面形态,并测试纤维的耐磨性、毛丝量及界面剪切强度的变化.结果表明:使用该水性环氧树脂上浆剂上浆后,碳纤维表面形成柔韧光滑的浆膜,耐磨性能提高91.6%,毛丝量减少...     

碳纤维/环氧树脂基中空夹芯复合材料压缩性能的有限元法研究

在已有研究的基础上,利用有限元软件ANSYS Workbench,建立了三维中空夹芯复合材料结构模型,进行三维中空夹芯复合材料的压缩性能研究。利用该模型,探讨了材料在2 mm压缩位移载荷作用下纤维、树脂和复合材料的应力、应变分布。结果表明:三维中空夹芯复合材料在压缩载荷作用下,芯材交叉处应力最大,最容易发生压缩破坏;上下面板应力最小,最不容易发生压缩破坏;复合材料在承受压缩载荷作用时,纤维起主要承载作用,树脂起次要作用;材料的破坏模式主要为树脂破裂。     

玻纤/环氧树脂复合材料VARTM成型工艺仿真及实验

针对真空辅助树脂传递模塑(vacuum assisted resin transfer molding,VARTM)工艺成型玻纤/环氧树脂复合材料存在气泡、聚胶等问题,采用PAM-RTM软件对该复合材料的VARTM成型工艺进行模拟仿真。通过改变流道的设计方案,控制树脂黏度,观测充模过程中树脂的压力分布及充模时间,优化实验工艺,进而对模拟结果进行实验验证。结果表明:最佳注射方案是平行于Y轴一侧线性注入,另一侧线性排出。多线性注射虽然可以提高效率但是同时会出现交汇、聚胶等现象。充模时间随树脂黏度的增加而增加,随着充模过程的进行,黏度过高的树脂会发生部分固化,影响纤维的浸润。因此,树脂黏度控制在0.5 Pa·s左右较为合适。根据模拟优化结果,采用VARTM工艺分别制备2种典型的玻纤/环氧树脂复合材料。发现最佳注射方案,制备的复合材料表面光滑,无明显气泡、聚胶等缺陷,注射方案较好。     

钴/碳纤维复合材料的制备及其吸波性能

为解决碳纤维基吸波材料制备方法繁杂、能耗高的问题,以棉纤维为原料,Co2+为金属源,2-甲基咪唑为配体,经配位自组装获得棉纤维表面均匀负载的ZIF-67,复合材料经惰性气氛下高温煅烧得到钴/碳纤维复合材料.结果 表明:随煅烧温度升高,钴纳米粒子结晶度更高,材料的矫顽力和饱和磁化强度增强,铁磁特性明显;煅烧温度有助于碳组...     

The impact of adhesive resin solution on carbon fibers cloth and jute-reinforced epoxy resin matrix composites

In this study, a new fiber-reinforced composite material with jute fabric on the surface has been prepared by four layers of carbon fiber fabric (carbon fiber was unidirectional), one layer of jute fabric as strengthen body and E51 epoxy resin as matric through hand lay-up molding process. The orthogonal test was conducted based on three factors of A: (content of T31 curing agent), B: (content of polyamide203#), and C: (content of methyl silicone oil) and each factor has three different values. Instron3369 type universal material testing machine is used to evaluate the tensile and bending properties of the test specimen, and an impact testing machine (Dynatup9250HV type) was used to test the samples’ shock resistance. After orthogonal test and a serious different analysis, the optimal parameters can be created by adhesive resin solution containing 25% curing agent, 10% deforming agent, and 0.3% polyamide203#.     

偶联改性苎麻环氧树脂复合材料性能研究

采用硅烷偶联剂KH550和钛酸酯偶联荆NDZ201处理苎麻纤维,分析了处理前后苎麻纤维的回潮率变化,以及苎麻增强环氧树脂复合材料在改性前后的力学性能变化.结果表明随着偶联剂浓度的增加,苎麻纤维回潮率降低,并且复合材料的力学性能得到不同程度的提高.     

玻璃纤维/光敏树脂复合材料的3D打印及其力学性能

为解决光固化3D打印树脂材料强度低的问题,将玻璃纤维与光敏树脂复合,采用光固化3D打印技术制备玻璃纤维增强复合材料,分析了玻璃纤维经硅烷偶联剂改性处理以及玻璃纤维的铺层方式对复合材料力学性能的影响.结果表明:玻璃纤维可提升复合材料的拉伸强度和弯曲强度,相比于未处理的玻璃纤维,经硅烷偶联剂处理的玻璃纤维对复合材料力学性能...     

Influence of modified carbonate calcium nanoparticles on the mechanical properties of carbon fiber/epoxy composites

Abstract

Multiscale composites have been investigated by the addition of silanized carbonate calcium (CaCO₃) as a secondary reinforcement into the matrix of carbon fiber/epoxy composites. The chemical modification of the CaCO₃ nanoparticles was confirmed by Fourier-transform infrared spectroscopy (FTIR) and thermogravimetric analysis (TGA). Mechanical properties of the specimens were investigated by means of tensile, flexural, and compressive measurements to study the effect of treated CaCO₃ loading (0.5, 1, 3 and 5?wt.%) on their mechanical behavior. Experimental results showed that the tensile, flexural and compressive strengths of the specimen filled with 3?wt.% treated CaCO₃ composite enhanced by 14%, 36%, and 30% respectively, compared with those of neat one. The highest improvements in the mechanical moduli were observed in the multiscale composite filled with 5?wt.% treated CaCO₃. Also, the fracture surface of the specimens was further analyzed in detail.     

碳纳米管／桑皮纤维复合材料吸波性能研究

用环氧树脂将碳纳米管和桑皮纤维结合一起制成复合材料,研究了碳纳米管材料和桑皮纤维材料的吸波性能,并分析了碳纳米管和桑皮纤维的含量比对复合材料吸波性能的影响,分析了试样厚度对复合材料吸波性能的影响。     

改性芳纶与环氧树脂复合体的制备及其防刺性能

为提升芳纶织物的防穿刺效果,采用氧等离子体表面处理技术改性的芳纶1414织物与环氧树脂复合制备环氧芳纶复合体。分析了等离子体处理对织物功能改性的影响,研究了环氧树脂涂覆织物后复合体的防刺性能。结果表明:采用氧等离子体处理,在处理功率为600 W、处理18 min时,织物表面纤维刻蚀明显,含氧基团增多,润湿性提高,但织物拉伸强度有所下降;当环氧树脂涂覆在等离子体改性后的芳纶织物上,树脂中环氧基团与芳纶中含氧活性基团键合牢固,复合体黏结强度较好,拉伸强度较未经处理的芳纶织物增加了7.89%,复合体防穿刺效果较普通芳纶1414织物提升显著,且多层组合结构的防刺效果更优异。