炭化温度对炭纤维网络增强环氧复合材料的制备和性能的影响

用酚醛树脂(PF)黏结短切炭纤维(SCF)炭化得到炭纤维网络增强体(CFNR),真空浸胶后得到高刚性的CFNR/环氧树脂(EP)复合材料,在此基础上进一步研究了不同炭化温度对复合材料力学性能的影响。利用扫描电镜观察CFNR微观结构,用电阻仪及万能材料试验机对CFNR/EP复合材料的导电性能和力学性能进行表征,借助热重分析仪对CFNR中PF的含量进行了分析。研究发现,炭化后的PF把SCF黏结成三维网络,炭纤维网络增强体中存在明显的炭质黏结点;CFNR/EP复合材料的性能都优于短切炭纤维(SCF)/EP复合材料;随着炭化温度的升高,PF的残炭量依次递减,使得CFNR中炭质结点的量减小,弯曲和压缩强度及导电性能也随之依次下降,其中弯曲强度CFNR1/EP比CFNR3/EP高出25%,压缩强度高出10%,导电性能提高了4倍。     

碳纤维三维网络体增强环氧树脂复合材料的性能

以酚醛树脂粘结短切碳纤维(SCF)并炭化制得碳纤维三维网络增强体(CFNR),再采用真空袋成型法浸入环氧树脂(EP)制得新型EP/CFNR复合材料。通过显微镜观察CFNR和复合材料的微观结构,采用万能试验机测试力学性能,以及用电阻仪测定导电性能等方法对复合材料进行了评价。结果表明,炭化后的酚醛树脂将SCF粘结成连续的三维网络结构,EP/CFNR复合材料中SCF间有明显可见的炭质粘结点;当SCF质量分数为7.3%时,EP/CFNR复合材料较纯EP,EP/SCF复合材料的弯曲强度分别提高33%,29%,压缩强度分别提高23%,10%,同时,其体积电阻率是EP/SCF复合材料的1/45。     

纳米氧化铝/环氧树脂/二氨基二苯砜复合体系性能研究

对纳米氧化铝(nano-Al2O3)/环氧树脂(EP)/二氨基二苯砜(DDS)体系的性能进行了研究,考察了nano-Al2O3用量及制备工艺对复合材料力学性能的影响,并通过扫描电镜(SEM)观察了nano-Al2O3/EP/DDS复合材料的断面形貌。结果表明:当w(nano-Al2O3)=5份时,复合材料的力学性能相对最高;经偶联剂和超声波分散处理后制取的nano-Al2O3/EP/DDS复合材料,其力学性能最好,高温剪切强度提高了4.01MPa,弯曲强度提高了7.63MPa,弯曲挠度提高了0.65mm,拉伸强度提高了9.30MPa,断裂伸长率提高了2.04%;SEM分析结果表明,一定量的nano-Al2O3可以明显提高EP的韧性。     

低密度高导热CF/EP复合材料的制备及性能

将碳纳米管(CNT)和空心玻璃微珠(HGS)添加到环氧树脂(EP)中,利用模压工艺制备碳纤维(CF)/EP复合材料。结果表明：同时添加CNT和HGS可以有效降低CF/EP复合材料的密度,改善复合材料的力学性能,提高复合材料的导热性能,且当CNT和HGS质量比为1∶4时,复合材料综合性能最优,与不添加CNT和HGS的CF/EP复合材料相比,该复合材料的密度下降了8.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了22.0%和30.1%,拉伸强度提高了8.9%,导热系数提高了87.1%。     

超支化聚合物接枝纳米TiO_2/环氧树脂复合材料的制备与表征

利用偶联剂KH-550和超支化聚(胺-酯)(HBP)对纳米TiO2进行改性,并制备了纳米TiO2/环氧树脂(EP)复合材料。对复合材料的结构、力学性能、加工性能以及热性能进行了研究。研究结果表明,HBP接枝改性纳米TiO2(TiO2-g-HBP)的引入可明显提高复合材料的力学性能、热性能及加工性能;当w(TiO2-g-HBP)=1%时,复合材料的力学性能最好,其冲击强度和弯曲强度比纯EP分别提高了135.51%和22.98%;扫描电镜(SEM)结果显示,TiO2-g-HBP/EP复合材料由脆性断裂转变为韧性断裂。     

改性EP/S–GF单向复合材料缠绕成型工艺及性能

以4,4’-二氨基二苯甲烷、苯酚和甲醛为原料合成二胺型苯并恶嗪(MDA–BOZ),并用其改性环氧树脂(EP)。采用湿法缠绕成型方法制备单向高强玻璃纤维(S–GF)增强改性EP基复合材料。用T–β外推法和凝胶化时间法确定了复合材料的成型工艺,并测试了其在室温和高温下的拉伸强度、弯曲强度、层间剪切强度等力学性能。与EP/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)/S–GF复合材料相比,EP/MDA–BOZ/DDS/S–GF复合材料综合力学性能有较大提高。EP/MDA–BOZ/DDS/S–GF复合材料室温弯曲强度达1 428.3 MPa,层间剪切强度达79.92 MPa,纵向拉伸强度1 134.1 MPa,拉伸弹性模量为40.15 GPa。复合材料在100℃时,弯曲强度保持率为78.95%,层间剪切强度保持率为81.06%。扫描电子显微镜分析发现,改性树脂与玻璃纤维界面粘结性较好。     

双马来酰亚胺/环氧树脂/纳米SiO2复合材料的制备与性能研究

研究了纳米二氧化硅（SiO2）的含量对双马来酰亚胺（BMI）/环氧树脂(EP)/2,2′二烯丙基双酚A(DBA)/纳米SiO2复合材料的耐热性能、力学性能和吸水性能的影响。结果表明,当纳米SiO2的含量为2.0 %(质量分数,下同)时,BMI/EP/DBA/纳米SiO2复合材料具有较高的强度和良好的韧性,其拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度比BMI/EP/DBA复合材料分别提高了22.8 %、39.0 %和37.8 %;同时,纳米SiO2含量为 2.0 %时,BMI/EP/DBA/纳米SiO2复合材料具有优异的耐热性,其玻璃化转变温度、初始热分解温度和最大热分解温度分别为204、 410、451 ℃。     

EP/POSS/SiO2纳米复合材料性能研究

以自制的两种不同黏度的环氧基倍半硅氧烷(POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(EP)/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EP/POSS杂化材料。再以纳米SiO2为填料制备了EP/POSS/SiO2纳米复合材料。结果表明,与EP相比,杂化材料和纳米复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量都有所提高,其中纳米复合材料(分别添加低黏度和高黏度的POSS)的弯曲弹性模量分别提高了15.03%和9.44%,添加高黏度的POSS和纳米SiO2后其杂化材料和纳米复合材料体系的弯曲强度均有所提高,杂化材料和纳米复合材料的最大分解温度和在高温时的热残留量都有所提高。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

聚丙二醇二缩水甘油醚改性环氧力学性能及固化动力学

采用聚丙二醇二缩水甘油醚(PPGDGE)对环氧树脂进行了改性,力学性能测试表明PPGDGE可在基本不影响环氧树脂弯曲性能的同时有效地提高环氧树脂抗冲击性能,当添加量为20％时,环氧树脂冲击强度可达31.84 kJ/m2,相比于纯环氧树脂提高了70.5％.通过对EP/20％PPGDGE/DDS体系的非等温差示扫描量热(D...     

超支化聚合物对聚丙烯/剑麻纤维复合材料性能影响

为改善剑麻纤维(SF)与聚丙烯(PP)之间的相容性,在PP/SF复合材料中添加超支化聚酯(H101)、超支化环氧树脂(E102),研究了两种超支化聚合物(HBP)的热稳定性及对PP/SF复合材力学性能、熔体流动性和微观形貌的影响。热重分析表明,所使用的HBP均具有较好的热稳定性;扫描电子显微镜分析发现,HBP的加入使基体与纤维结合得更加紧密;力学性能测试表明,H101可不同程度地提高复合材料的拉伸、弯曲及冲击强度;E102可提高复合材料的拉伸及冲击强度,当E102含量为10%时,与PP/SF复合材料相比,冲击强度提高了72.24%。尽管HBP含量较高时复合材料的力学性能提高,但HBP会降低复合材料的熔体流动速率,选择HBP含量时需要综合考虑。     

不饱和聚酯树脂／苎麻布／碱式硫酸镁晶须复合材料的力学性能及热性能研究

研究了不饱和聚酯树脂（UP树脂）／苎麻布／碱式硫酸镁晶须复合材料的力学性能，探讨了苎麻布、晶须加入量对复合材料力学性能及热稳定性的影响，分析了复合材料的冲击断裂形貌。研究表明：当复合材料中苎麻布的质量恒定为UP树脂质量的7％时，增加晶须的含量，复合材料的弯曲模量及热稳定性随之增加，弯曲强度逐渐下降，拉伸强度及冲击强度先增加而后降低，当晶须加入量为10％时，拉伸强度及冲击强度均达到最大值，分别为30．16MP8和6．07kJ／m^2；当复合材料中晶须的质量恒定为UP树脂质量的10％时，增加复合材料中苎麻布的含量，复合材料的力学性能均随之增加，但热稳定性却下降。UP树脂／苎麻布／晶须复合材料的断面既有晶须裸露，又有卷曲的苎麻纤维分布，但苎麻布对冲击强度的贡献更突出。     

酚醛树脂/镀银碳纤维导热复合材料的制备与性能

采用化学镀的方法在碳纤维(CF)上镀一层银膜,然后采用搅拌混合的方法制备了酚醛树脂/镀银碳纤维(Ag-CF)导热复合材料,通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能量色散光谱仪(EDS)等方法对其结构和性能进行表征。结果表明,大量的银粒子均匀分布在CF表面;酚醛树脂/Ag-CF导热复合材料的导热系数、冲击强度和拉伸强度随着Ag-CF含量的增加而逐渐增加;Ag-CF的含量为7.0 %时,酚醛树脂/Ag-CF导热复合材料的综合性能最优,此时其导热系数为1.25 W/(m·K),冲击强度和弯曲强度分别为66.7 kJ/m2和139.2 MPa;残炭率为30 %时,添加量为7.0 %的复合材料对应温度为 500 ℃,高于纯酚醛树脂的 450 ℃。     

石墨和碳纤维改性聚酰亚胺复合材料的导热性能

以石墨、碳纤维(CF)、聚酰亚胺(PI)三元复合材料为研究对象,考察了CF体积含量对PI三元复合材料导热性能的影响,并采用了拟二元体系模型探讨了石墨和CF填充PI复合材料的协同效应。结果表明,CF的加入可以提高复合材料的力学性能：拉伸强度呈现先升高后降低的趋势,当CF含量为11.8 %（体积分数,下同）时,拉伸强度可达66.37 MPa;弯曲强度随着CF体积含量的增而增加,当CF含量为24.6 %时,弯曲强度可达103.3 MPa。复合材料热导率呈非线性增长,表明石墨和CF间存在协同效应;当CF含量为34.1 %时,环境扫描电子显微镜分析表明,CF与石墨能很好地搭接,增大了传热面积,复合材料热导率可达0.512 W/(m·K),约是其计算值的2倍。     

高温老化对碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料力学性能的影响研究

本文对国产碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料进行了高温老化力学性能测试和分析,通过扫描电子显微镜分析了高温老化对碳纤维／双马复合材料力学性能的影响。结果表明,老化1000h的力学性能未出现明显下降趋势,纤维与树脂基体粘接牢固,界面完好,该复合材料的高温老化性能优异。     

碳纳米管改性双马来酰亚胺树脂体系的性能

采用原位聚合法将碳纳米管(CNTs)与双马来酰亚胺(BMI)复合制备BMI/CNTs复合材料,通过差示扫描量热仪分析了CNTs的用量对BMI树脂体系反应活性的影响。研究了CNTs的用量对复合材料静态力学性能、动态力学性能及耐湿热老化性能的影响。结果表明,随着CNTs用量的增多,体系的反应活性呈降低趋势,而力学性能、耐湿热性能均有所提高;当CNTs质量分数为1.5%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度分别提高了近63.1%和10%,其后随CNTs用量的增大均略有下降。     

Pultruded fiber reinforced thermoplastic poly(methyl methacrylate) composites. Part II: Mechanical and thermal properties

A novel process has been developed to manufacture poly(methyl methacrylate) (PMMA) pultruded parts. The mechanical and dynamic mechanical properties, environmental effects, postformability of pultruded composites and properties of various fiber (glass, carbon and Kevlar 49 aramid fiber) reinforced PMMA composites have been studied. Results show that the mechanical and thermal properties (i.e. tensile strength, flexural strength and modulus, impact strength and HDT) increase with fiber content. Kevlar fiber/PMMA composites possess the highest impact strength and HDT, while carbon fiber/PMMA composites show the highest tensile strength, tensile and flexural modulus, and glass fiber/PMMA composites show the highest flexural strength. Experimental tensile strengths of all composites except carbon fiber/PMMA composites follow the rule of mixtures. The deviation of carbon fiber/PMMA composite is due to the fiber breakage during processing. Pultruded glass fiber reinforced PMMA composites exhibit good weather resistance. They can be postformed by thermoforming, and mechanical properties can be improved by postforming. The dynamic shear storage modulus (G′) of pultruded glass fiber reinforced PMMA composites increased with decreasing pulling rate, and G′ was higher than that of pultruded Nylon 6 and polyester composites.     

环氧树脂/短切碳纤维复合材料性能研究

制备出了短切碳纤维增强TDE-85环氧树脂复合材料,研究了碳纤维的含量对复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明,碳纤维的加入有利于复合材料力学性能和耐热性能的提高,并在碳纤维含量为0.25%时,复合材料的拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了29.33%、25.31%、30.28%和68.93%。此外,对复合材料的弯曲断裂面进行了微观形貌分析,结果表明一定量的碳纤维可以较好地分散在树脂基体中,同时,碳纤维原丝和树脂基体的界面结合比较弱,主要依赖于两相之间的物理嵌合。