芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能,从树脂基体入手,依据相似相容原理和芳纶的结构特点,合成出新型热固性树脂(AFR–T)用作芳纶复合材料的基体,以未经表面处理的芳纶作增强材料,采用热压成型法制备了AFR–T/芳纶纤维复合材料,并通过测定溶度参数、接触角、线膨胀系数、层间剪切强度(ILSS)和横向拉伸强度等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR–T树脂浇注体与芳纶的溶度参数相近,AFR–T树脂溶液在芳纶纸表面的接触角为36.9°,小于环氧树脂(EP)溶液与芳纶纸的接触角(53.2°),说明AFR–T树脂对芳纶的浸润性优于EP;AFR–T/芳纶纤维复合材料的ILSS和横向拉伸强度为73.0 MPa和25.3 MPa,分别比EP/芳纶纤维复合材料提高了25.9%和32.5%,这表明AFR–T树脂与芳纶纤维之间的浸润性和界面粘结性能较好。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

研究了WBS-3环氧树脂固化体系的反应特性,分析了该固化体系浇铸体的性能;并以碳纤维(T-700S)为增强材料,采用手糊成型螺栓加压工艺制备了WBS-3/T-700S复合材料,研究了复合材料的常温力学性能、高温力学性能、水煮后力学性能和动态力学性能,并对弯曲断面进行分析。研究结果表明,WBS-3树脂基体黏度低、适用期长且韧性好,适合于手糊成型、缠绕成型等低成本制造工艺;由此制得的WBS-3/T-700S复合材料具有优良的力学性能和耐高温性能,其弯曲强度为1434MPa,拉伸强度为1972MPa,剪切强度为76.1MPa,玻璃化温度(Tg)超过210℃;该WBS-3/T-700S复合材料具有很好的界面粘接性(树脂对纤维的浸润性良好)、较低的空隙率且纤维分布均匀。     

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

本文以环氧树脂为基体,经改性过的短切玻璃纤维为增强材料,制备了玻璃纤维增强环氧树脂(GF/EP)复合材料。探究了玻璃纤维与环氧树脂配比、固化条件对GF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明:当玻纤用量为20%、固化温度为120℃、固化时间为3.0 h时制备的GF/EP复合材料拉伸强度约为38.52 MPa、冲击强度约为6.46k J/m2;GF/EP复合材料经60℃、5%的食盐水浸泡48 h后力学性能下降,SEM显示纤维与树脂的粘结界面经腐蚀后被破坏。     

F-12和国产芳纶Ⅲ纤维/环氧单向复合材料力学性能和强度对比分析

采用单向复合材料缠绕型式,对F-12和国产芳纶Ⅲ纤维增强环氧复合材料进行力学性能测试,考核了两种芳纶纤维/环氧复合材料界面黏结性能,并进行拉伸破坏机理与强度分析,获得了强度参数值.结果表明:两种芳纶纤维单向复合材料具有明显的各向异性特征,轴向力学性能远高于径向力学性能;F-12/环氧复合材料力学性能优于国产芳纶Ⅲ/环氧复合材料性能;两种复合材料纤维/树脂界面粘接较差.     

洋麻/芳纶混纺织物增强复合材料的力学性能研究

为了探究四种洋麻/芳纶不同混纺比对其混纺织物增强复合材料力学性能的影响,对以环氧树脂为基体,精细化处理的洋麻和对位芳纶不同混纺比机织物为增强体的复合材料进行力学性能测试,并对洋麻纤维扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)测试分析纤维表面粗糙度及极性变化,从而来分析力学测试结果。结果表明,洋麻/芳纶30/70混纺织物增强复合材料弯曲强度最高,为248.81MPa,弯曲模量为12.91GPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,分别提高4.9%和7.1%;而洋麻/芳纶20/80混纺织物增强复合材料剪切强度最高,为24.58MPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,提高18.6%。SEM及FTIR表明洋麻纤维精细化处理后,纤维表面粗糙度增加,极性降低,提高了增强体与树脂的界面结合力,从而改善了复合材料的弯曲、剪切性能。     

环氧树脂与胺类固化剂当量比对固化物性能的影响

环氧固化物在许多工业领域有非常重要的应用价值。使用不同分子结构和不同用量的固化剂能够影响环氧树脂交联网络结构,进而影响环氧固化物的性能。通过对不同TDE-85环氧树脂固化配方体系进行了反应动力学分析,静态和动态力学性能分析,考查固化剂种类和用量对环氧树脂浇铸体和碳纤维复合材料性能的影响。研究发现,含DDS和DETDA体系的固化反应均为接近一级反应,DDS固化剂的反应活化能较高于DETDA固化剂。随着固化剂活泼氢当量与环氧当量比值r的增加,树脂的固化度提高,拉伸强度和伸长率也相应增大,但其模量有所降低。同时,树脂体系的玻璃化转变温度随着r值的增加先升高再降低。实验研究发现,树脂基体模量增加,相应的碳纤维单向复合材料样品的断裂模式从基体破坏为主转变为界面破坏,层间剪切强度也高。随着浇铸体基体模量的提高,复合材料层间剪切破坏模式由基体破坏转为界面破坏。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

基体性能对芳纶Ⅲ纤维复合材料力学性能的影响

设计了三种环氧树脂基体,研究了基体性能对芳纶Ⅲ纤维复合材料力学性能的影响,对比分析了不同韧性的两种复合材料层间剪切破坏过程的声发射特性参数。结果表明:设计的R1、R2、R3三种树脂基体其韧性为R1R2R3;芳纶Ⅲ纤维复合材料层间剪切强度分别为49 MPa、44.8 MPa、40.1 MPa,层间剪切性能随树脂基体韧性的增加而增大;声发射实验表明,基体韧性增加,复合材料急剧损伤得到延迟,声发射事件数明显减少。     

用于辐照改性的PBO纤维复合材料的树脂体系配方设计及其性能研究

结合γ-射线辐照改性PBO纤维表面技术,将辐照介质(接枝体化合物)作为树脂基体的一个成分设计出环氧树脂基体配方.通过浸润试验、树脂浇铸体力学试验、纤维湿法缠绕工艺试验和Microbond界面剪切试验等方法研究了树脂基体的各项性能.结果表明,与另外几种常用的树脂基体相比,本文设计的树脂基体与表面改性PBO纤维的浸润性能和界面粘接性能有明显的提高.树脂浇铸体力学性能满足高性能纤维复合材料的要求.