聚醚砜酮树脂基碳纤维复合材料的性能研究

以含二氮杂萘联苯型聚醚砜桐（PPESK）树脂为基体，填加短碳纤维（CE）用溶液共混共沉淀，热压模塑方法研制出PPESK基碳纤维复合材料，研究了CF处理方法，CF含量，等离子体处理材料表面及摩擦条件（如线速度）对材料的摩擦磨性能的影响，利用KYKY100B扫描电镜观察材料磨损表面，分析了PPESK树脂及其复合材料的磨损机理，摩擦磨损实验结果表明PPESK／CF与纯树脂相比，摩擦系数减小1倍，磨损率下降2个数量级，纯树脂的磨损机理主要是创削磨损和粘着磨损，而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损，且具有优异的耐热性能，是一类新型无油自润滑的耐高温低摩擦材料。     

基于聚醚砜/氰酸酯半互穿树脂体系的碳纤维复合材料性能研究

氰酸酯（CE）树脂因具有高玻璃化转变温度、低固化收缩率和优异介电性能,常被作为耐高温或吸波纤维复合材料基体应用于航空航天领域。但由于CE树脂与碳纤维（CF）浸渍黏附性较差、固化温度高、固化物脆性较大,其复合材料制备工艺性较差且固化后易产生分层损伤,严重影响其产品质量及实际应用。本文利用聚醚砜（PES）对CE树脂进行改性,制备出浸润性良好的预浸料以适应各类干法成型复合材料制备工艺。结果表明,PES的引入能够显著提高CF/CE树脂基复合材料的力学性能和热稳定性。与CF/CE单向板相比,7.5wt%PES-CF/CE单向板的弯曲强度提高17%,层间剪切强度提高31%,冲击韧性提高39%,并且纵向热膨胀性系数从-2.07×10^-8 K^-1降低到-10.7×10^-8 K^-1,横向热膨胀系数降低20%,改性效果显著。     

组成对树脂体系性能的影响

本文探讨了组成对树脂体系玻璃化温度、吸湿行为、动态力学性能的影响。考察了催化剂对体系流变特性的影响,扩大了复合材料成型加压窗口。所得组成的综合性能更加合理、工艺性更易掌握。     

新型耐热树脂基复合材料的性能研究

以石墨、MoS2和含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮（PPESK）为原料，用溶液共混共沉淀、热压模塑方法研制出PPESK基减摩复合材料，摩擦磨损实验结果表明摩擦系数与PTFE的相近，磨损率比纯树脂降低1个数量级。利用KYKY100B扫描电镜观察材料磨损表面，分析了材料的磨损机理。复合材料的摩擦磨损性能良好，且具有优异的耐热性能，是一类新型无油润滑的耐高温低摩擦材料。     

纳米SiO2对聚醚砜酮复合材料摩擦学性能的影响

在MM-2000型摩擦磨损试验机上考察了不同载荷和速度下纳米SiO2含量对聚醚砜酮（PPESK）复合材料摩擦磨损性能的影响，并利用扫描电子显微镜（SEM）观察分析PPESK及纳米SiO2/PPESK复合材料磨损表面形貌及磨损机理，结果表明：纳米SiO2不但可以提高PPESK的耐磨性，而且还有较好的减摩作用，在本研究的试验条件下，当纳米SiO2的质量分数为25%时，填充PPESK复合材料具有最佳摩擦学性能。随着载荷的增大，填充PPESK的摩擦系数降低，填料含量在20%质量分数以下时随载荷增大其耐磨性提高较明显，而填料含量超过20%质量分数时载荷对复合材料耐磨性的影响不大。     

甲酰胺对PES及PPESK相转化非对称膜结构与性能的影响

采用凝胶相转化法,以聚醚砜(PES)、杂萘联苯聚芳醚砜酮(PPESK)为膜材料,N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂,通过改变铸膜液中非溶剂添加剂甲酰胺的含量,在平板刮膜机上制备了一系列超滤膜。考察了甲酰胺对铸膜液黏度、膜结构和性能的影响,对PES/DMAc和PPESK/NMP铸膜液体系中甲酰胺的作用规律进行了研究。     

复合材料热压成型过程的树脂压力测试系统

在树脂基复合材料的成型工艺中大多涉及到树脂的流动过程, 而树脂压力是反映这一过程的重要参数, 监测成型过程中树脂压力的变化可以为工艺参数的选择和构件质量的控制提供指导。本文中针对热压工艺, 根据液体传压原理和特点, 自行研制了复合材料成型过程树脂压力测试系统, 对系统的精度和动态响应性能进行了研究, 并以该系统为测试手段, 初步研究了玻璃纤维单向层板中树脂压力的变化规律。结果表明, 该系统具有准确度高和动态响应敏感的特点, 满足热压成型过程树脂压力的测试要求, 为研究工艺过程树脂流动行为提供了有力的测试与验证手段。      

硼酸铝晶须增强氰酸酯树脂的性能

采用硼酸铝(AlBw)晶须改性氰酸酯树脂制备出氰酸酯树脂/晶须复合材料,研究了表面处理和晶须用量对氰酸酯树脂体系的反应活性、复合材料力学性能以及耐湿热性的影响.结果表明,未经表面处理的AlBw晶须不能改善氰酸酯树脂体系的韧性,反而使树脂韧性下降,表面处理的晶须均可以改善树脂的力学性能,经硼酸酯偶联剂处理后的AlBw晶须使树脂体系冲击强度提高.采用硼酸酯偶联剂对AlBw晶须进行表面处理可明显改善晶须在树脂体系中的分散性.在晶须用量低于8%时,随着晶须加入量的增加,树脂体系的力学性能增大,氰酸酯树脂/晶须复合材料表现为韧性断裂并有明显的晶须拔出现象.晶须的加入使树脂体系耐热性和耐湿热性提高,加入8%的AlBw晶须使体系吸水率下降,冲击强度和弯曲强度保持率提高.     

聚醚砜醚酮酮树脂的结构与性能

用FT—IR、DSC、WAXD等方法研究了四种不同方法制备的聚醚砜醚酮酮(PESEKK)样品的结构与性能。研究表明,低温溶液缩聚得到的PESEKK为半结晶聚合物,其非晶部分较易溶于二氯乙烷等强极性有机溶剂;半结晶聚合物熔融冷却过程中很难再结晶;半结晶聚合物熔融淬冷,转变为无定型聚合物;熔融拉丝取向,也不能促使其结晶,但非晶链段被取向使IR分析4000cm^-1-1700cm^-1出现强烈倍频吸收峰;用DCE处理半结晶聚合物得到结晶度更高的聚合物样品。     

真空导入工艺参数对复合材料孔隙含量的影响

以舰船构件为对象,通过玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料的真空导入成型实验,研究了真空度、树脂温度参数对制件孔隙含量的影响规律。结果表明:真空度大小对孔隙率含量有显著影响,当真空度为80～90kPa时孔隙含量较低;低于20℃时,温度对孔隙含量有明显的影响,温度高于20℃时孔隙含量变化不大;沿树脂流动方向,试件孔隙含量由低到高变化;沿试件从上到下的厚度方向,孔隙含量也呈由低到高增加的趋势。     

热压罐零吸胶工艺树脂压力在线测试及其变化规律

针对碳纤维缎纹布/环氧914预浸料热压罐零吸胶工艺,采用热压成型过程树脂压力在线测试系统监测树脂压力的大小与分布,分析了真空、外加气压对树脂压力的作用规律,通过显微观察研究了真空及外加气压对孔隙缺陷的影响。实验结果表明,所采用的在线测试系统可以定量分析真空在铺层内的作用程度和树脂压力的变化;零吸胶工艺树脂承担了大部分外压且沿层板厚度及面内方向分布均匀;真空通过铺层内的气路通道排出夹杂空气,其作用程度受到树脂黏流状态和铺层密实程度的影响;不同压力条件下复合材料层板孔隙状况与树脂压力的测试结果相吻合。     

磺化聚醚砜上浆剂对碳纤维/聚醚砜复合材料界面性能的影响

为了提高碳纤维(CFs)增强热塑性树脂聚醚砜(PES)复合材料的界面结合力,对PES进行磺化改性,得到磺酸基聚醚砜(SPES)制备的CFs上浆剂,研究了SPES上浆剂对CFs/PES复合材料界面性能的影响和上浆剂质量分数对CFs/PES复合材料的作用效果。结果表明:经过SPES上浆的纤维毛丝量降低、耐磨性提高。同时FTIR和XPS分析表明:SPES中的—SO3H基团与CFs表面微量的活性官能团发生了化学反应,提高了增强体CFs与基体树脂PES间的黏连。当上浆剂含量为1wt%时,CFs/PES复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高最显著,比未上浆改性的CFs/PES复合材料的提高了24%。SEM照片证实在此浓度下CFs与PES结合更加紧密。动态力学热分析(DMTA)结果亦证明1wt%的SPES上浆剂提高了CFs/PES复合材料的玻璃化转变温度。     

连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的界面性能

用SEM观察了复合材料的微观断面结构,用横向拉伸强度和层间剪切强度表征玻璃纤维(GF)、T700碳纤维(CF)、芳纶纤维(F-12)增强PPESK树脂基复合材料的界面性能,研究了界面性能对三种复合材料耐湿热性能的影响.结果表明,T700/PPESK和F-12/PPESK复合材料的界面粘接性能均优于GF/PPESK复合体系.三种纤维复合材料的破坏机理不同:玻璃纤维发生纤维与树脂的界面脱粘破坏,碳纤维复合材料在破坏时,树脂与纤维并没有完全脱粘,破坏发生在树脂内;而芳纶纤维复合材料的破坏总伴随着纤维本身横向的撕裂破坏.三种复合材料体系均具有较低的吸湿率和良好的耐湿热性能,T700/PPESK复合材料在湿热条件下的性能保持率最高.     

磺化改性对聚醚砜力学性能和抗凝血性能的影响

对磺化改性后聚醚砜的力学性能和抗凝血性能进行了测试 ,结果表明 :磺化改性后聚醚砜材料的力学性能有一些改善 ,抗凝血性能也有一定提高     

树脂炭含量对C／C复合材料性能的影响

研究了密度为0.86g/cm^3的整体毡C/C坯体（CVD致密后）随着浸渍致密次数的增加,C/C复合材料的密度、开孔率、压缩强度和弯曲强度的变化规律,研究结果表明：针刺整体毡C/C复合材料随树脂8浸渍炭化致密次数的增加,密度增加值越来越小,开孔率随浸渍炭化次数增加的降低趋于缓和。随着浸渍致密C/C复合材料的密度增加,压缩强度相应增加,弯曲强度从第二次浸渍炭化后趋于稳定,同时对C/C复合材料的微观结构进行了分析。     

稀土元素对玻璃纤维增强PTFE复合材料拉伸性能的影响

三种表面改性剂,即硅烷偶联剂ＳＧ－Ｓｉ９００(ＳＧ)、含 ＳＧ－Ｓｉ９００的稀土溶液(ＳＧＳ/ＲＥＳ)和稀土溶液(ＲＥＳ)用于玻璃纤维表面处理．研究了不同表面处理条件下玻璃纤维增强聚四氟乙烯(ＧＦ/ＰＴＦＥ)复合材料的拉伸性能,并应用ＳＥＭ对断口形貌进行了分析．试验结果表明:由于稀土元素的作用,稀土溶液ＲＥＳ比ＳＧＳ/ＲＥＳ和ＳＧＳ能够更好地提高玻璃纤维与ＰＴＦＥ之间的界面结合力;经ＲＥＳ处理的ＧＦ/ＰＴＰＥ复合材料的界面结合力主要受稀土元素含量的影响,当稀土元素含量为０．２~０．４Ｗｔ%时,ＧＦ/ＰＴＦＥ复合材料的拉伸性能大大提高,并且在稀土元素含量为０．３ｗｔ%时其性能最佳．     

无机纳米颗粒对聚氯乙烯(PVC)/聚醚砜(PES)共混膜的性能影响

首先探讨了ZnO、Al2O3、TiO2、SiO2四种无机纳米颗粒的加入对PVC/PES共混溶液剪切黏度的影响,在此基础上研究了纳米颗粒的加入对PVC/PES共混膜断面和表面微观结构、水通量、截留率、亲水性、孔隙率、机械性能等的影响.结果表明,四种无机纳米颗粒均使共混膜的表面孔径和孔隙率减小,亲水性和截留率增大.添加无机纳米颗粒的膜,其孔隙率越大,水通量也越大.未添加无机纳米颗粒的PVC/PES共混膜,孔隙率最大,但水通量小于添加SiO2和ZnO后的膜.这一点说明膜的水通量不仅与孔隙率有关,与膜的亲水性也有密切的关系.另外,加入无机纳米颗粒还可以略微改善膜的抗拉伸性能.     

玻璃纤维增强双马来酰亚胺-三嗪树脂新型复合材料性能的研究

采用超支化聚硅氧烷(HBPSi)改性双马来酰亚胺-三嗪树脂(mRTM)制备了一种新型的玻璃纤维(GF)增强复合材料(GF/mRTM),着重研究了其力学、热学和耐湿热性能.结果表明,与未改性树脂相比,新型mRTM树脂与玻璃纤维之间具有更加优异的粘接性;GF/mRTM复合材料具有高的层间剪切强度、热稳定性和耐湿热性.HBP...     

碳纤维增强树脂基复合材料的界面

从碳纤维、树脂基体、界面3个层次对碳纤维增强树脂基复合材料的界面研究进行了综述,重点介绍了碳纤维表面特性表征及改性方法、树脂基体特性及改性方法和界面分析表征手段,由此提出了纤维/树脂界面的研究路线,简要分析了复合材料界面研究的前景与趋势。为了实现纤维/树脂界面的良好匹配,充分发挥碳纤维复合材料的性能优势,需完善界面表征手段、明确界面微观性能与复合材料宏观性能的关系、深化研究界面对复合材料湿热性能及失效模式的影响等。