乙烯基酯树脂复合材料的固化过程研究

复合材料固化是成型过程中关键步骤之一,涉及到模具设计,成型工艺确定等.本文采用等温DSC分别研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂,碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料和乙烯基酯树脂的固化过程.结果表明:玻璃纤维的存在加速了乙烯基酯树脂的固化速度,而碳纤维的存在使得乙烯基酯树脂的固化速度变慢,纤维增强材料的存在提高了树脂的固化度.     

纳米SiO_2-NaOH-有机硅烷偶联剂表面改性对苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能的影响

为改善苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和吸湿性能,采用纳米SiO_2联合NaOH和有机硅烷偶联剂KH570对苎麻纤维进行改性,考察了该表面改性方法对苎麻纤维化学结构、表面形貌、结晶度及对苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学性能和吸水性的影响。结果表明,苎麻纤维表面的胶质被NaOH溶解,纤维吸水性变强,变得疏松,与树脂基体的黏结性增强,纤维结晶度随着碱浓度的增加先升高后降低;有机硅烷偶联剂KH570与苎麻纤维发生偶联作用,静态水接触角增大,疏水性增强,使苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料界面性能提高;在有机硅烷偶联剂KH570作用下,SiO_2以纳米级尺寸与苎麻纤维表面羟基产生共价键,从而提高了苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料的力学强度;实验表明,该方法改性后的苎麻纤维/乙烯基酯树脂复合材料吸水率大大降低。     

石墨烯/SiO2杂化材料增强增韧环氧树脂基复合材料

采用原位接枝法制备得到三维结构的石墨烯/SiO2杂化材料,用透射电镜对杂化材料的表观形貌进行表征,同时对二氧化硅的粒径进行表征。利用环氧树脂固化工艺制备复合材料样条,将不同比例(0.1%、0.3%、0.5%)的杂化材料添加到树脂中制备树脂基复合材料,利用万能强力仪测试样条的拉伸性能,利用扫描电镜对样条的断截面进行扫描,研究不同比例的杂化材料对树脂增强增韧效果的影响,并得到最佳的添加比例。再以最佳添加比例将石墨烯、SiO2、杂化材料分别添加到树脂中制备树脂基复合材料,研究不同种类的填料对树脂基复合材料的增强增韧效果。结合拉伸测试结果和断截面扫描结果分析可以得到,杂化材料的添加量为0.3%时,对树脂基复合材料的增强增韧效果最佳;且杂化材料对树脂的增强增韧效果要明显优于单独添加石墨烯和二氧化硅。     

乙烯基含磷树脂的合成及阻燃环氧树脂

以甲基丙烯酰氯和含磷酚醛树脂为反应原料,在缚酸剂三乙胺的作用下反应合成了乙烯基含磷树脂.以乙烯基含磷树脂为阻燃剂,通过与DCPD-苯酚环氧树脂和活性酯固化剂共混配胶,然后对玻璃纤维布上胶并在真空压机上制备了玻璃纤维布增强的环氧树脂/活性酯固化剂/乙烯基含磷树脂复合材料.采用红外光谱和热失重表征了乙烯基含磷树脂的化学结构...     

具有应变诊断功能的碳纤维机敏复合材料研究

分别以单向碳纤维带、正交碳纤维布、碳纤维毡为增强材料，乙烯基酯树脂（3201）、柔性树脂为基体，制备出了一类导电复合材料．研究了该类复合材料在拉伸条件下，体积电阻率-应变之间的变化规律。其中，单向碳纤维带复合材料和正交碳纤维布复合材料的体积电阻率-应变曲线存在突变，而碳纤维毡复合材料的体积电阻率-应变曲线能很好的拟合成直线。实验结果表明，碳纤维毡适合制备机敏复合材料传感部件。     

引发体系对乙烯基酯树脂固化行为及厚截面层压板力学性能的影响

选取预促进型乙烯基酯树脂(VE)为树脂基体,过氧化甲乙酮、过氧化异丙苯、过氧化乙酰丙酮及其复配体系作引发剂。通过差示扫描量热法(DSC)及凝胶试验研究了不同引发体系下树脂的固化行为。采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)制备了乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板,通过复合材料的弯曲性能及切割面状态研究,筛选了适用于高温下厚截面乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板成型的引发体系。结果显示,引发剂类型及用量均影响树脂体系的固化行为,对于高温下厚截面复合材料层压板的成型,需选用合适用量的低放热引发剂;通过室温放置1个月的后固化措施,将显著提高厚截面乙烯基酯树脂/玻璃纤维复合材料层压板的弯曲性能。     

PVP塑性界面层对CF/VE复合材料性能的影响

用热塑性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对商用炭纤雏(CF)表面进行不同的涂覆处理后，制备了炭纤维／乙烯基酯树脂基单向复合材料(CF／VE)。研究了PVP塑性界面层对复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲性能、断口形貌及动态热机械性能的影响。结果表明。在炭纤维保持原环氧上胶层的基础上直接涂覆PVP时。复合材料的ILSS和弯曲性能提高，纤维与乙烯基酯树脂基体的粘结性能得到改善；炭纤维脱除原环氧上胶层后涂覆PVP时。复合材料的ILSS和弯曲强度降低，纤维与基体的粘结性能变差；塑性PVP界面层的存在使复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和弯曲模量提高，储能模量(E’)和能量损耗增大。     

高透波性大刚度桅杆设计与性能测试分析

提出了用复合材料技术设计与制造高透波性大刚度桅杆的方法，以高强玻璃纤维为增强材料、SW905乙烯基脂树脂为基体材料，制作出1：1桅杆模型，对制作出的桅杆模型进行了性能测试．测试结果表明，制作出的桅杆具有高透波性和较大的动刚度．     

改性碳纤维/有机硅复合材料的制备及力学性能研究

碳纤维是制备高性能树脂基复合材料最有前途的增强材料之一。为提高碳纤维与复合材料的界面性能,使用乙烯基三叔丁基过氧硅烷(VTPS)对碳纤维表面进行改性,并通过扫描电子显微镜和傅里叶变换红外光谱仪研究了改性方法对碳纤维表面结构的影响,考察了碳纤维添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,改性后的碳纤维表面引入了乙烯基、羟基和羧基等活性基团,同时保持了纤维的形貌。引入的乙烯基能够参与交联反应,促进硫化过程。此外,改性后的碳纤维能有效增强复合材料的力学性能,随着碳纤维添加量的提高,复合材料的力学性能得到显著增强。     

正交试验法优化乙烯基酯树脂增韧体系的研究

采用正交试验设计方法研究了固化体系的用量、乙烯基酯树脂的用量、增韧体系的内部配比,3个因素对乙烯基酯树脂力学性能的影响。通过测试树脂的凝胶时间和黏度特性,研究了树脂体系的反应性和流变性,制定树脂固化成型工艺。制作树脂浇注体,测试各个组分的冲击、弯曲性能。综合各种因素,优化选出了冲击韧性最好的一组配方,其冲击强度达到12.27kJ/m2,约为未改性树脂(冲击强度为3.11kJ/m2)的4倍。     

相容剂对长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚乳酸(PLA)复合材料;以苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为相容剂,热塑性弹性体聚氨酯作为增韧剂,聚乳酸为基体树脂,考察苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量对长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料性能的影响。结果表明,加入苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯能改善长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的相容性;长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和模量等力学性能及储能模量随着苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量的增加呈先增加后降低的趋势,而长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的损耗因子则随苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加呈现降低后增加的趋势;通过复合材料的形态分析表明,加入相容剂的复合材料中玻璃纤维与基体树脂界面强度增加,且玻璃纤维表面有一层包覆的树脂基体;通过分析得出,当相容剂添加量为6%时,长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等力学性能最优。     

Processing a glass fiber reinforced vinyl ester composite with nanotube enhancement of interlaminar shear strength

Carbon nanotubes have been considered as a promising means of enhancing the properties of advanced composites in a range of polymer systems. Expected property enhancements include high strength and stiffness, improved toughness, impact and through-thickness properties. Z-axis properties like shear strength are of special interest for laminated composite structures subjected to transverse loads. This paper reports the processing of a glass fiber reinforced vinyl ester composite with nanotube integration and examines the reinforcement potential on interlaminar shear strength. Several sidewall functionalized nanotube derivatives were also prepared in order to obtain high dispersion and matrix bonding. Carbon nanotube enhanced vinyl ester/glass fiber composites were fabricated by a vacuum assisted resin transfer molding process. Overcoating the glass fiber weave with nanotubes and processing modification led to enhancement of the interface properties. A maximum of 45% increase in shear strength over control sample was observed on several types of nanotubes with a very small amount of nanotubes (0.015 wt%) coated in the midplane ply.     

自黏附型酚醛树脂流变特性及其预浸料与Nomex蜂窝芯共固化黏接性能

采用流变仪研究了固化反应温度、时间以及增韧剂和增稠剂加入量对酚醛树脂流变特性的影响,并测试了玻璃纤维增强酚醛预浸料与Nomex蜂窝芯共固化成型后玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接性能。结果表明:改性后酚醛树脂在高温时的黏度提高较多,流动性得到了有效改善,所得预浸料与Nomex蜂窝芯的界面黏接明显增强,并且当增韧剂和增稠剂的加入量与纯酚醛树脂的质量比分别为5%和3%时,所制备出的夹层板的滚筒剥离强度达到15 N·mm/mm以上,改性后酚醛树脂及其预浸料具有了一定程度的自黏附特性。此外,在共固化工艺中采用合适的升温制度,可以进一步提高玻璃纤维/酚醛-Nomex蜂窝夹层结构复合材料的板-芯黏接强度。      

碳纳米管加入方式对碳纤维/环氧树脂复合材料层间性能的影响

针对碳纤维/环氧树脂预浸料,对比了直接在树脂中加入碳纳米管(CNTs)后制备预浸料以及将CNTs喷涂在预浸料表面2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料层合板I型与II型层间断裂韧性及层间剪切强度的影响。通过对树脂黏度、固化反应以及玻璃化转变温度的考察,分析了CNTs含量对树脂性能的影响,考察了添加方法对CNTs长度与形态的影响。分析了2种CNTs加入方式对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板断裂韧性及层间剪切强度的改善效果与作用规律。结果表明:CNTs的加入使树脂的黏度提高,固化反应程度下降;2种分散方法对CNTs的长度与形态无明显影响;直接在树脂中加入CNTs对CNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料I型与II型层间断裂韧性的提高效果低于在碳纤维/环氧树脂预浸料表面喷涂CNTs的方式,后者的CNTs利用率较高;由于CNTs团聚及对树脂固化反应的影响,CNTs含量过高会使得其对CNTs-碳纤维/环氧树脂层合板的增韧效果下降。     

玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料的层间增韧及其低温下低速冲击性能

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种无纺布(聚酰胺(PA)、聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、共聚酯(PEs))层间改性的玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂(GF/EVER)复合材料层合板.在温度为20℃下进行落锤冲击实验,对比分析了不同层间改性的GF/EVER复合材料层合板的低速冲击响应特性和...     

氰酸酯树脂增韧改性的研究进展

综述了目前氰酸酯树脂增韧改性的各种方法,包括热塑性树脂增韧、热固性树脂增韧、橡胶弹性体增韧、热致液晶聚合物增韧等,讨论了改性氰酸酯树脂的应用前景.     

Influence of matrix material on flexural fatigue performance of unidirectional composites

A deflection-controlled flexural fatigue study of unidirectional glass fiber reinforced epoxy and vinyl ester composites was undertaken. Damage initiation and growth for various deflection levels were evaluated. Also, quantitative assessment of damage was made by monitoring stiffness loss in the composites as a function of fatigue cycles. Results show that the glass/epoxy composite has better performance compared with the glass/vinyl ester composite, especially at low deflection amplitudes. Fatigue behavior of the composites at low deflection amplitudes is found to be primarily influenced by matric and fiber-matrix interfacial damage in the form of longitudinal splitting.     

Mechanical and three-body abrasive wear behaviour of three-dimensional glass fabric reinforced vinyl ester composite

The mechanical and three-body abrasive wear behaviour of two- and three-dimensional E-glass woven fabric reinforced vinyl ester composites were studied in this article. The mechanical properties were evaluated using universal testing machine as per ASTM D-638. Three-body abrasive wear tests were conducted using rubber wheel abrasion tester (RWAT) under different abrading distances at two loads, wherein the wear volume loss were found to increase and that of specific wear rate decrease. The results indicate that the three-dimensional glass woven fabrics in vinyl ester (G_3D–V) have significant influence on wear under varied abrading distance/loads. Further, it was found that G_3D–V composite exhibited lower wear rate compared to two-dimensional glass woven fabric reinforced vinyl ester (G_2D–V) composite. The worn surface features, as examined through scanning electron microscope (SEM), show ruptured glass fiber in G_2D–V composite compared to G_3D–V composites.