温度对CF/VE复合材料等温固化过程及其性能的影响

用DMTA和DSC扫描了碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料在不同温度下的等温固化过程,然后再次用DSC扫描其后固化过程,用DMTA温度谱扫描其后固化前后的样条;制备碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料浇注体,测试其力学性能。结果表明,等温固化温度低时固化过程中有相分离现象,后固化能使90℃下等温固化复合材料的层间剪切强度提高55.64%,而对120℃下等温固化复合材料的层间剪切强度作用不大。     

共混型耐高温VE/CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两者之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层间剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E’值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈线性增加。     

共混型耐高温VE／CF拉挤复合材料性能研究

将酚醛乙烯基酯树脂(NVE)和高交联密度型乙烯基酯树脂(HCLVE)进行了共混改性，采用DSC研究了共混体系的固化反应过程，并通过拉挤成型工艺制备出树脂基碳纤维单向复合材料，研究了复合材料的弯曲性能、层间剪切强度、热机械性能及热失重性能。结果表明，两种不同结构的乙烯基酯树脂形成热力学共溶体系，共混体系的反应活性介于两之间，可改善拉挤工艺性；随着NVE用量的增加，复合材料的弯曲强度、层问剪切强度明显提高；而随着HCLVE用量的提高，动态储能模量E′值逐渐提高，复合材料的Tg按照混合法则呈现线性增加。     

国内外碳纤维上浆剂研究现状

本文分析了碳纤维上浆剂的研究现状，概述了上浆剂的种类、性质及上浆量对复合材料层间剪切强度的影响；同时也总结了上浆处理中碳纤维表面性质及树脂基体性能对复合材料层间剪切强度的影响。     

碳纤维热塑性树脂上浆剂及其对复合材料界面的影响

研究一种适用于碳纤维增强热塑性树脂的水性乳液上浆剂。考察了上浆剂的粒度、浸润性、贮存稳定性、耐酸碱稳定性、热稳定性以及上浆后碳纤维的毛丝率;并通过实验对上浆处理前后碳纤维表面形貌的观察和单丝界面剪切强度的分析。结果表明,聚氨酯质量分数为1%和乳化剂质量分数为0.8%的上浆剂,粒径小、分散均匀和具有良好的稳定性,经上浆处理后的碳纤维与树脂基体的界面剪切强度从40.2 MPa提高到了51.9 MPa。     

耐高温PPBES溶液型碳纤维上浆剂的制备及性能

碳纤维增强高性能树脂基复合材料具有质轻、耐腐蚀性、力学强度高等特点,提升树脂与纤维界面强度可以优化复合材料综合性能。利用杂萘联苯聚芳醚树脂所具有的优异溶解性,选择氯仿∶N-甲基吡咯烷酮=2∶8混合溶液作为溶剂,制备耐高温溶液型上浆剂。通过对碳纤维进行上浆操作,在碳纤维表面包覆杂萘联苯聚芳醚砜树脂基团,纤维表面活性增加,当溶液上浆剂质量浓度为1.0%～1.5%时,树脂在碳纤维表面分散性较好,通过对比使用不同上浆剂的碳纤维增强树脂基复合材料的界面性能,使用浓度为1.5%的溶液上浆剂处理后的碳纤维相较于脱浆碳纤维,玻璃化转变温度从未处理的214℃提升至223℃,损耗因子从未处理的0.38下降到0.33,所制备的复合材料弯曲强度提升了12.0%,层间剪切强度提升了11.1%,证明溶液型上浆剂的使用提升了纤维与树脂间的界面性能。综上,溶液型上浆剂的使用能够提升碳纤维的表面活性,进而提升复合材料的弯曲强度、界面剪切强度,且提升效果优于市售常见环氧上浆剂,加工方便,有着广阔的市场应用前景。     

碳纤维研究领域技术制高点-上浆剂

综述并分析了聚丙烯腈基碳纤维用上浆剂种类、制备方法和上浆工艺以及上浆剂对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和耐湿热性能影响的重要性。指出碳纤维上浆剂研发的滞后已成为制约我国碳纤维进一步发展的重要因素,尽快开展系列碳纤维专用上浆剂的研制是解决国产碳纤维应用工艺性能问题的有效途径。     

乳化剂对耐高温热塑性水分散乳液上浆剂性能的影响

在本项工作中,选用不同的表面活性剂,通过乳液/溶剂蒸发法制备杂萘联苯共聚芳醚砜(PPBES)水分散乳液上浆剂,以改善高性能热塑性复合材料中碳纤维与PPBES树脂之间的界面相容性。为获得最佳上浆效果,研究了PPBES浓度、表面活性剂种类及浓度对上浆剂平均粒径的影响;通过扫描电子显微镜(SEM)对上浆剂的成膜能力进行了分析,并研究了上浆处理对碳纤维性能的影响,结果表明:上浆后碳纤维制备的CFs/PPBES复合材料弯曲强度高达1781 MPa,相对于未上浆CFs制备的复合材料弯曲强度提高了15.6%,界面剪切强度提升了5.0%。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

MMA对乙烯基酯树脂及其复合材料性能的影响

通过粘度分析和力学性能、阻燃性能测试,研究了以甲基丙烯酸甲酯(MMA)作活性稀释剂的乙烯基酯树脂的流变性能及其对复合材料性能的影响。结果表明:常温下MMA能有效降低乙烯基酯树脂的粘度,20~40℃下,添加量>30%时,树脂体系的粘度在450 mPa.s以内,可应用于RTM工艺;固化后该复合材料的拉伸、弯曲强度、抗冲击性能、层间剪切强度和阻燃性能优异,可应用于高性能阻燃型复合材料构件的制备。     

工艺因素对RTM成型聚酰亚胺复合材料性能的影响

采用低熔体粘度适用于液态成型的聚酰亚胺树脂研究了树脂传递模塑（RTM）工艺中树脂注射压力、注射流速、固化温度对碳纤维增强聚酰亚胺复合材料性能的影响，以确定最佳的成型工艺参数。结果表明，随着注射压力增大，复合材料的玻璃化转变温度下降，层间剪切强度提高，弯曲强度略有提升。随着注射流速增加，复合材料玻璃化转变温度不变，层间剪切强度和弯曲强度降低。随着固化温度升高，复合材料的玻璃化转变温度升高，但固化温度达到400℃时，层间剪切强度和弯曲强度明显降低。根据树脂工艺性，综合考虑复合材料内部质量、耐热性和力学性能，采用注射压力1.2 MPa，注射流速15 mL/min以及固化温度380℃的成型工艺较优。     

甲基丙烯酸羟乙酯改性水性聚氨酯的合成与应用

以甲苯二异氰酸酯(TDI)和聚乙二醇(PEG)为原料,选用2,2-二羟甲基丁酸(DMBA)为扩链剂合成水性聚氨酯(WPU),通过甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)对水性聚氨酯进行封端,采用自乳化法,制备了HEMA改性水性聚氨酯乳液(HEMA-WPU)。通过红外、核磁和热重法(TG)分别表征了WPU和HEMA-WPU的分子结构及其热分解行为。结果表明,与WPU相比,HEMA-WPU的耐热性能明显提高,用该乳液上胶处理后的碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度(ILSS)与未上胶的样品相比提高了7.5%,达到64.5 MPa。     

上浆剂粒径对碳纤维性能的影响

采用不同粒径的上浆剂，测试其粒径，并观察其稳定性；对不同种类的碳纤维进行上浆处理，测试SEM图像、展纱率、毛丝量、复丝拉伸强度、复合材料拉伸强度和层间剪切强度。结果表明：粒径在100 nm以下的上浆剂稳定性最优，放置一年内粒径没有明显变化；粒径在1 000 nm以下的上浆剂在碳纤维表面的分布较均匀；粒径在1 000 nm以下上浆剂的碳纤维的展纱率一般，毛丝量较低；使用粒径在1 000 nm以下上浆剂的碳纤维层间剪切强度较高；使用三种粒径上浆剂的碳纤维拉伸强度相差不明显，说明拉伸强度与上浆剂的关系较小；干喷湿纺碳纤维的层间剪切强度明显低于湿纺碳纤维。     

碳纳米管抗自由基效应对复合材料力学性能的影响

为了改善玻璃纤维(GF)/乙烯基酯树脂(VER)复合材料的力学性能,将碳纳米管(CNTs)加入其中制得了碳纳米管/玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料。然而,分别加入0.4wt%、0.8wt%、1.2wt%碳纳米管后,主要由基体贡献的层间剪切强度和纵向压缩强度分别从52.32MPa和258.34MPa下降到45.14MPa、50.11MPa、42.14MPa和240.99MPa、257.87MPa、235.27MPa,表明了碳纳米管的抗自由基效应对乙烯基酯树脂固化反应的抑制作用。通过添加另一种较高温分解的引发剂BPO进行补偿,其层间剪切强度和纵向压缩强度又分别提升到63.25MPa、70.35MPa、60.57MPa和299.12MPa、318.54MPa、280.11MPa。动力机械热分析(DMA)也得到一致的结果,进一步证实了碳纳米管的抗自由基效应对复合材料力学性能的负面影响。     

碳纤维树脂基复合材料的制备及在景观设计中的应用

采用Hummers法制备氧化石墨烯，并通过上浆剂对碳纤维进行了表面修饰，制备不同处理方式的碳纤维增强环氧树脂基复合材料。结果表明：经过上浆处理后试样的后加工性能得到一定程度改善，而氧化石墨烯会在一定程度上增加碳纤维试样的粗糙度和硬挺度。经过不同处理后的碳纤维增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度相对除浆碳纤维d-CF增强环氧树脂复合材料要大，且小尺寸氧化石墨烯上浆处理的碳纤维增强环氧树脂复合材料的层间剪切强度最大（47.50 MPa），其耐磨性为2 049次、毛丝量为4.9 mg、硬挺度为66 mm，适宜于在景观设计中应用。     

电子束固化碳纤维缠绕复合材料性能研究

结合压力容器缠绕成型工艺,研究了电子束固化树脂体系的工艺性能、固化参数及力、热性能;在国内首次采用电子束固化技术制备了T700碳纤维复合材料压力容器并通过水压试验验证。试验结果表明:电子束固化环氧体系(EB-1)具有较好的工艺性能和力学性能,耐热性能优良,达到191. 4℃;采用电子束固化工艺制备的T700碳纤维/EB-1复合材料NOL环的拉伸强度为2020 MPa,层间剪切强度为68. 9 MPa;制备的150 mm压力容器的特性系数PV/Wc为44 km,达到了目前同类热固化复合材料的水平,固化周期仅为热固化复合材料的1/15。     

耐热型热塑性上浆剂研究进展

目前,针对热固性上浆剂体系的研究较成熟,但热固性上浆剂的分解温度较低,无法满足碳纤维增强热塑性树脂基复合材料（CFRTP）对加工温度的要求,所以研发耐热型热塑性上浆剂对提高CFRTP的综合性能意义重大。本文介绍了上浆剂的作用和近年来国内外耐热型热塑性上浆剂常用的主浆料,指出了国外聚氨酯、双马来酰亚胺和尼龙6等热塑性树脂基体的上浆剂已相继取得产业化的现状。重点综述了溶剂型、乳液型和水性上浆剂的制备方法及研究成果,并总结了3类上浆剂的优缺点。最后指出溶剂型上浆剂存在环境污染、资源浪费和安全隐患等缺陷,研发与树脂相容性好、环境友好的乳液型和水性上浆剂以及优化二者的制备工艺将是下一步工作的重点。     

先进复合材料制造创新研究所宣布新项目

<正>先进复合材料制造创新研究所(IACMI)与米歇尔曼(Michaelman)和其他重要的IACMI联盟成员一同合作,宣布了一个重点研究优化乙烯基树脂和纤维上浆剂的性能,开发高性能碳纤维复合材料的项目。其研究目标是开发不含苯乙烯的乙烯基酯树脂、纤维上浆剂与碳纤维的混合物,并具有至少3个月的室温储存能力,固     

热压罐始加压预浸料用高温树脂体系的制备与性能研究

本文设计合成了一种噁唑烷酮环结构高温韧性环氧树脂(OXEP),采用化学流变剂调节和OXEP改性四官能团环氧树脂,制备符合热压罐始加压成型工艺的热熔法专用树脂体系。研究了OXEP含量对树脂体系拉伸性能、韧性和耐热性的影响,利用热压罐始加压成型工艺制备碳纤维复合材料,并与常规热压罐工艺复合材料力学性能进行对比。结果表明:化学流变剂反应120 min可达到始加压工艺要求;OXEP的加入可有效改善固化树脂的力学性能,加入OXEP改性环氧32 phr时,改性树脂的拉伸强度和冲击强度相对于未改性树脂分别提升了29%和73%,断裂韧性提高了3.3倍;改性树脂试样断裂面微观形貌较为粗糙,且有较深的沟壑,断裂耗散的能量较多,增韧效果明显;热压罐始加压热熔法复合材料力学性能优于常规热压罐工艺,复合材料0°拉伸强度和层间剪切强度提升明显,分别提高了34.5%和38.6%。     

弹性固化环氧树脂体系及其复合材料研究

制备了一种体育用品用弹性固化EP(环氧树脂)体系,并着重探讨了其与碳纤维制成的复合材料的相关性能。研究结果表明:弹性固化EP体系的相对最佳固化温度为113.5~147.0℃,95~110℃时固化度超过90%;复合材料的横向拉伸强度60.00 MPa、拉伸弹性模量≥8.20 GPa、弯曲强度≥1.50 GPa、弯曲弹性模量110.00 GPa和层间剪切强度82.00 MPa,经98℃水煮48 h后,复合材料的弯曲性能和层间剪切强度与国内外同类产品(150℃固化40 min)的性能相当;纤维表面有树脂附着,并且有部分树脂浸润纤维,说明该弹性固化EP体系与碳纤维之间的浸润效果良好。