连续碳纤维增强PPBES基复合材料的力学性能

以共聚型二氮杂萘联苯结构聚醚砜(PPBES)树脂为基体、连续碳纤维(CF)为增强体,通过溶液预浸、热压成型工艺制备单向复合材料.通过对树脂溶液黏度、复合材料纤维体积含量测试,复合材料样条三点弯曲、层间剪切试验,研究了纤维体积含量对复合材料力学性能的影响,并借助SEM断面形貌分析了复合材料受力破坏模式.结果表明:CF/PPBES复合材料的弯曲强度随纤维体积含量的增加呈现先增大后减小的趋势,极值出现在CF体积分数60％时;弯曲模量和层间剪切强度随纤维体积含量的增加呈现逐渐增大的趋势;复合材料受力破坏模式以树脂基体内部破坏为主.     

玻璃纤维增强PPBES基复合材料性能

以共聚型二氮杂萘联苯结构聚醚砜(PPBES)树脂为基体,连续玻璃纤维(GF)为增强体,通过溶液预浸,热压成型工艺制备单向复合材料。通过对树脂溶液黏度、复合材料纤维体积含量测试,并对复合材料样条进行三点弯曲、层间剪切试验,研究了纤维体积含量对复合材料力学性能的影响,借助断面形貌分析了复合材料受力破坏模式。结果表明,PPBES/GF复合材料的弯曲强度随纤维体积含量的增加呈现先增大后减小的趋势,极值出现在纤维体积含量为57%时,弯曲弹性模量和层间剪切强度随纤维体积含量的增加呈现逐渐增大的趋势,复合材料的受力破坏模式为界面脱粘破坏和树脂基体内部破坏同时存在。     

复合材料的真空辅助成型工艺研究

研究了导流介质、脱模介质等工艺要素对真空辅助成型工艺的影响。结果表明,高渗透率的导流介质和脱模介质均能有效提高树脂的充模速度;所研制的新型导流介质能够有效控制树脂的流动状态。采用真空辅助成型工艺成型的复合材料的性能与模压工艺成型的复合材料的性能相当。     

Z向增强高阻燃泡沫夹芯复合材料成型工艺研究

采用复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)工艺及泡沫缝纫技术制备了以玻璃纤维Z向增强泡沫为芯材的高阻燃夹芯复合材料,分析了原材料、导流方式、真空度、树脂注胶量等参数对其成型工艺的影响.结果表明:通过控制树脂黏度与真空度可以实现树脂在芯材及面层的良好流动,通过改善纤维的浸润剂、导流方式及树脂量等参数,可控制制品缺陷,大幅提升其力学性能.     

树脂中气泡运动速度的影响因素

孔隙是影响复合材料性能的重要因素之一,而孔隙的形成与复合材料制造过程中所产生的气泡密切相关.为了有效地减少复合材料成型过程中的气泡、控制制品的孔隙含量,了解气泡在纯树脂中的运动过程是十分必要的.本文借助图像跟踪和数码采集照相系统,研究了气泡体积、树脂粘度、外压、树脂种类和树脂流动状态对单个气泡运动规律的影响.结果表明,气泡的运动速度随着气泡体积的增加、树脂粘度的减小及外界压力的减小而增大.此外,树脂种类和树脂流动状态对气泡的运动速度也有较大的影响.该研究结果将为复合材料成型过程中气泡运动模型的建立提供实验依据.     

长玻纤增强聚丙烯极薄注塑试样的结构与性能研究

采用一套型腔尺寸为200 mm×50 mm×1.5 mm的薄壁样片注塑模对40%填充量的长纤维增强聚丙烯树脂(LGFPP)进行了充填试验。研究了在完全充填的条件下注塑成型制品不同位置的纤维含量、长度分布、取向情况以及对其力学性能的影响。结果表明,在成型压力和树脂所受到的剪切速率都要高于常规方法的薄壁注射成型过程中,纤维的长度损失很大;在整个试样中部稳定流动区域的纤维平均长度最长;纤维含量呈现浇口远端最高,浇口处最低的特点;纤维的取向呈现剪切层高,芯层较低的特点;纤维在基体中的含量及取向的综合效应对力学性能有显著影响。     

VARI成型厚度稳定与抽真空时间的研究

采用无接触式电涡流位移传感系统,对复合材料真空辅助成型过程中的厚度变化进行了实时监测。研究了在其他条件相同情况下,树脂粘度、充模距离、铺层厚度、铺覆导流网等对厚度稳定需要的最短抽真空时间的影响。结果表明,树脂注满并关闭树脂管以后,持续抽真空可有效提高真空辅助工艺成型纤维体积含量,且有利于减小沿树脂流动方向的厚度梯度;树脂粘度对厚度稳定所需要的最短抽真空时间影响最为明显,粘度越高需抽真空时间越长,充模距离、铺层厚度以及导流网对需要最短的抽真空时间影响相对较小。     

密胺树脂/凤眼蓝纤维复合材料的制备及应用

以凤眼蓝纤维为填充物,通过模压技术制备了密胺树脂/凤眼蓝纤维复合材料。利用力学性能测试仪、粗糙度测试仪以及扫描电镜(SEM)分别表征了密胺树脂/凤眼蓝纤维复合材料的力学性能、凤眼蓝纤维粒子的分散情况以及制品表面光洁度。结果表明,随着凤眼蓝纤维添加量的增加,拉伸强度及弯曲强度呈现出先增大后减小的趋势,其制品表面光泽度呈现出减小的趋势。当凤眼蓝纤维添加量低于40 phr时,密胺树脂与凤眼蓝纤维形成良好的包裹,提高了制品表面的光洁度。密胺树脂/凤眼蓝纤维复合材料的制备不仅降低了餐具的制作成本,更重要的是有效缓解了凤眼蓝泛滥以及白色污染两大环境危机。     

VARI液体成型复合材料机盖的数值模拟及工艺验证

针对复合材料机盖结构件进行了真空灌注(VARI)成型模拟,研究了不同注胶方案对注射时间的影响,以及导流网铺放和流道设计对树脂流动前锋和注胶过程的影响,优选出合理的注胶方式、导流网布局和流道设计,并进行工艺试验验证。结果表明,仿真模拟的树脂流动前锋与实际树脂的流动前锋趋势一致,而且均能将制件灌注完全,经检测满足成型制品性能要求,验证了工艺设计的合理性和模拟分析的有效性。     

短切碳纤维增强聚丙烯复合材料的性能

研究了短切碳纤维用量、相容剂用量以及短切玻璃纤维/短切碳纤维二元混杂纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察了复合材料的表面形貌。结果表明:随着相容剂用量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后降低,悬臂梁缺口冲击强度和弯曲模量先增加后降低,而且极大提升了树脂和纤维的界面结合力;短切玻璃纤维较短切碳纤维在复合材料中的保留长度大,与纤维的保留长度相比,纤维的体积分数对熔体流动速率的影响更大。     

玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料的热老化性能

对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行了高温老化试验,分析了随着老化时间的延长,材料的表面形貌、巴氏硬度及力学性能的演变规律,同时采用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对老化前后复合材料的化学结构、表面元素含量及老化前后材料拉伸断面形貌变化进行了分析。结果表明,随着老化时间的增加,材料表面颜色不断加深,并出现龟裂和翘曲变形以及纤维凸出在表面;巴氏硬度保留率随着老化时间的延长呈现先增大后减小的趋势,在老化28 d时,巴氏硬度保留率下降4.3%;试样的拉伸强度保留率和弯曲强度保留率随着老化时间的延长,呈现先增大后缓慢降低的趋势,在老化28 d时分别下降6.14%和9.23%;试样在老化过程中没有新的物质生成,但其化学元素含量发生了变化,说明了复合材料发生了化学反应,其化学结构发生了变化;试样表面树脂脱落面积和空隙量逐渐增多;经过高温老化后的试样拉伸断裂后,整体断面形貌不规则,并且随着老化时间的增加,树脂含量逐渐减少。     

重力效应对VARTM工艺中树脂充模过程的影响

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了环氧树脂/亚麻纤维复合材料层合板,记录了树脂在不同树脂流动倾角下的充模时间。通过对层合板进行拉伸、弯曲性能测试,研究了树脂流动倾角对复合材料层合板力学性能的影响。结果表明,在VARTM工艺过程中重力效应对树脂充模时间和层合板力学性能有显著影响;充模时间随着树脂流动倾角的增大(从–90°至90°)而增加;复合材料层合板的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性模量等均随树脂流动倾角的增大而增大,树脂流动倾角对弯曲强度的影响最大,且对强度的影响高于模量。由于树脂流动倾角影响了树脂与亚麻纤维的结合情况,导致树脂流动倾角为–90°和90°的复合材料层合板在拉伸与弯曲失效时拥有不同的失效形式。     

锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料力学性能研究

分别制备了锦葵纤维含量为10 %（质量分数,下同）、20 %、30 %、40 %和50 %的锦葵纤维增强增强聚丙烯基复合材料,研究了纤维含量对该复合材料拉伸性能和弯曲性能的影响,并与苎麻纤维增强聚丙烯基复合材料进行了对比。结果表明,随着锦葵纤维含量的增加,锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料的拉伸强度和拉伸弹性模量逐渐增加,而弯曲强度和弯曲弹性模量呈现先增大后减小的趋势,当纤维含量为40 %时达最大值;纤维含量均为30 %时,除拉伸弹性模量外,锦葵纤维增强聚丙烯基复合材料的各项指标均低于苎麻纤维增强聚丙烯基复合材料。     

纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性研究

在UMT-2微观磨损试验机（USA）上研究了SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦学特性,且对摩擦表面进行了SEM观察和分析。研究结果表明：随着SiC纤维含量的增加,摩擦系数逐渐降低,但变化幅度较小。而当纤维含量（体积）低于25％时,复合材料的磨损量明显降低,而显微硬度却有较大提高;超过25％时,继续增加纤维的含量会导致复合材料耐磨性下降。SiC纤维增强铝硅酸盐玻璃陶瓷复合材料的摩擦系数随着载荷的增大显现先增大后减小的趋势,并且在载荷140N时达到最大值,而磨损量随着载荷的增大而增加。复合材料的主要磨损失效形式为磨粒磨损。     

三维织物厚度方向渗透率研究

复合材料的液体成型特点是树脂需在复杂结构纤维预制体中流经较长的距离,故探讨树脂在纤维织物中的流动行为尤为重要。研究了三维织物厚度、纤维细度以及纤维体积分数对类树脂液体在厚度方向渗透行为的影响,并分析了相关的流动行为规律。研究结果表明:当织物厚度较小时,树脂的渗透率随织物厚度增加而迅速下降;当织物厚度达到阈值时,渗透率因织物中孔隙减少而趋于定值。当织物的纱线细度降低时,纤维束间孔隙增大,使纤维束形状和结构发生改变,故渗透率增大;当织物厚度方向的压缩量增加时,纤维束间孔隙减少,孔隙形状趋于扁平,流动通道减少,故渗透率降低。     

EP/三维编织PE–UHMW纤维复合材料的摩擦磨损性能

以三维编织超高分子量聚乙烯(PE–UHMW)纤维为增强体,环氧树脂(EP)为基体,通过树脂传递模塑工艺制备了EP/三维编织PE–UHMW纤维复合材料,研究了纤维含量和载荷对复合材料摩擦系数与磨损率的影响,并采用扫描电子显微镜对复合材料磨损表面进行了分析。结果表明,随着纤维体积含量的增加,复合材料的摩擦系数和磨损率逐渐减小;随着载荷的增大,复合材料的摩擦系数逐渐减小,但磨损率增大;复合材料的磨损机制以粘着磨损为主。     

玄武岩纤维增强尼龙66复合材料的制备与性能研究

采用熔融挤出法制备了尼龙66/玄武岩纤维复合材料,通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察及固体流变仪分析等方法研究了偶联荆种类及含量、玄武岩纤维含量对复合材料力学性能、加工性能和动态力学性能的影响.结果表明,偶联剂KH550对改善复合材料的力学性能效果最佳,且随偶联剂KH550含量的增加,复合材料的力学性能先增大后降低;在实验范围内,随着玄武岩纤维含量的增加,复合材料的力学性能显著提高,熔体流动速率降低.     

真空辅助成型工艺中亚麻纤维增强体树脂流动性能的研究

天然纤维复合材料是材料发展的重要方向,表面处理已成为天然纤维复合材料制备中的重要环节。本文研究真空辅助成型工艺(VARTM)中亚麻纤维增强体结构及表面处理对树脂流动性能的影响。结果表明,增强体相同方向的试样,沿试样相反方向测试的渗透率值不同;渗透率随真空压力及增强体层数的增大而减小;随着回潮率的增大,树脂流动性能降低,流动各向异性增大;氢氧化钠处理可提高树脂流动性能,但对树脂流动各向异性影响不大。     

树脂含量对聚酰亚胺树脂基复合材料摩擦学性能的影响

为明确树脂含量对复合材料摩擦学性能的影响，采用粉末冶金法成功制备了二硫化钨(WS₂)与碳化硅(Si C)协同改性增强含铜聚酰亚胺(PI)树脂基复合材料。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、万能力学性能试验机、摩擦磨损试验机等手段探究了PI树脂含量对复合材料微观组织、物理力学性能、摩擦磨损性能及磨损机制的作用行为。结果表明，材料制备过程中仅存在树脂基体固化烧结，并未与增强相发生化学反应，从而确保各相充分发挥其性能。同时，发现PI树脂含量对复合材料显微组织存在显著影响，由WS₂与Si C形成的“核-壳”结构从高树脂含量下较大的扁平状转变成低树脂含量下的类球状及细小扁平状结构；且复合材料的致密度及显微硬度均随PI树脂含量的降低而呈现先增大后减小的趋势，压缩强度则呈上升趋势。PI树脂基复合材料的磨损率及平均摩擦系数随PI树脂含量的降低呈现出先减少后增加的趋势，当PI树脂质量分数为50%时复合材料获得了最低的摩擦系数(0.42)和磨损率[0.89×10^-14 cm³/(N·m)]。随着PI树脂含量的减少，复合材...     

玻纤编织布复合材料VARI工艺中树脂流动行为研究

采用可视化实验方法研究了玻纤编织布铺层真空辅助成型工艺中树脂的流动行为。结果表明,导流介质可提高树脂流动速率、缩短充模时间;边缘点浇注、树脂沿导流介质径向流动时流动前锋为抛物线且易产生白斑,树脂沿导流介质纬向浇注时流动前锋呈直线且不易产生白斑;中心点浇注只能缩短树脂沿导流介质径向流动的充模时间,整体充模时间并未得到改善;玻纤编织布为2层、4层、6层、8层时树脂流动速率相差无几。