中小型无人机用国产碳纤维复合材料拉伸性能研究

研究测试了不同国产碳纤维预浸料的拉伸性能,包括T700中温固化0°/90°拉伸性能、T700高温固化0°/90°拉伸性能、T800高温固化0°/90°拉伸性能。0°拉伸强度最大达到2062Mpa(江苏恒神),拉伸模量最大139GPa, 90°拉伸强度最大51Mpa,拉伸模量9.15GPa, 0°压缩强度最大1171MPa,压缩模量130GPa, 90°压缩强度最大达到187MPa,而T700和T800高温固化国产碳纤维的性能更加优异,0°拉伸强度高了将近1500MPa,拉伸模量提高了将近100GPa左右。结果表明,目前国产T700中温固化碳纤维预浸料力学性能基本与进口材料相当,大于中小型无人机拉伸性能设计准则,能够满足中小型无人机的结构设计和生产。     

不同双马树脂制备预浸料对复合材料单向板力学性能的影响

采用热熔预浸技术,对TR525型树脂和改性BMI型树脂制备了两种规格的东丽T700预浸料,测试了预浸料的物理性能,并且用DSC法测出了两种树脂的固化曲线,确定了树脂的固化制度。对东丽T700/TR525型预浸料和东丽T700/改性BMI型预浸料分别制备了复合材料单向板,对单向板力学性能进行了测试。结果表明,东丽T700/改性BMI型复合材料单向板0°拉伸强度、90°拉伸强度和层间剪切强度比东丽T700/TR525型复合材料单向板分别高出15.00%、87.39%和27.72%,达到了2391.22MPa、24.38MPa和84.86MPa。     

中小型无人机中温固化碳纤维材料压缩性能研究

研究测试了不同国产碳纤维预浸料的力学性能，包括0°、90°压缩性能。0°压缩强度最大1171MPa,压缩模量130GPa, 90°压缩强度最大可达187MPa,压缩模量最大可达9.34GPa,而T800国产碳纤维的性能更加优异。结果表明，目前国产T700碳纤维预浸料压缩性能可以满足中小型无人机设计性能，能够应用于中小型无人机结构的设计和生产。     

U-3160单向碳纤维织物预浸前的整理改进

针对U-3160单向碳纤维织物组织结构松弛,存在布面不平整和纤维弯曲现象,在预浸前对其进行了必要的整理改进,从而有效减少了其预浸料中碳纤维的弯曲现象。结果表明,其复合材料的主要力学性能比未改进前有明显提高：纵向抗拉伸强度1599MPa,比改进前提高了15％;纵向抗拉伸模量133GPa,比改进前提高了9％;纵向抗压缩强度1153MPa,比改进前提高了21％;纵向抗压缩模量111GPa,比改进前提高了1．8％。达到了同类进口材料的实际水平。     

TDE-85/AG-80环氧树脂基复合材料微观形貌与力学性能分析

选用两种耐高温多官能团环氧树脂TDE-5和AG-80为基体,T300碳纤维为增强体制备了复合材料单向板,纤维体积含量均为60％。实验测得TDE-85树脂基体复合材料单向板的弯曲模量为74．26GPa,弯曲强度为1061．4MPa,层间剪切强度（ILSS）为54．05MPa;AG-80树脂基体复合材料单向板弯曲模量为55．73GPa,弯曲强度为840．52MPa,层间剪切强度（ILSS）为44．84MPa。前者的弯曲强度、弯曲模量与剪切强度也分别高出后者26．3％、33．2％与20．5％。实验对弯曲试样断口微观形貌的受压部分和受拉部分进行了SEM和高倍数码显微镜观察。结果显示,AG-80树脂基与碳纤维的界面结合情况较差,纤维成束被拔出,纤维表面几乎没有树脂。TDE-85树脂基与碳纤维界面结合情况较好,纤维与树脂结合比较紧密,断面较为平整,只有少量纤维拔出,表面粘附大量树脂。     

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%。     

中温固化环氧预浸料的综合性能研究

为提高预浸料在无人机上的国产化应用,对自制中温固化EP(环氧树脂)体系及其预浸料进行了综合性能研究。试验主要通过对基体及复合材料样件进行部分性能测试,采用DSC(差示扫描量热)法对基体进行了T_g(玻璃化转变温度)测试,采用24 h水煮试验方法对复合材料样件进行吸水率测试。研究结果表明:EP基体及预浸料制作的样件具有良好的综合力学、耐湿热性能和韧性特征;其中基体样件弯曲和压缩强度在130 MPa以上,各模量均在3.0 GPa以上,T_g值约142℃,样件断裂破坏具有明显的韧性特征;在0.7 MPa压力下,热压罐成型的各类复合材料样件经24 h水煮后吸水率皆在3%以下,UD(单向碳带预浸料)样件的0°弯曲强度约1 826 MPa,0°弯曲模量约139 GPa,层间剪切强度约80 MPa。     

碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

以TDE-85树脂和AFG-90树脂为主体树脂,混合芳香胺为固化剂,研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法缠绕成型的树脂配方。结果表明,该树脂的黏度低(＜550 mPa·s)、适用期长,其浇铸体具有优异的力学性能,其拉伸强度为107 MPa,拉伸模量为4．09 GPa,弯曲强度为161 MPa,弯曲模量为3．88 GPa,断裂伸长率超过6%。用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面粘接好,NOL环层间剪切强度达到66．8 MPa,拉伸强度达到2．44 GPa。     

碳纤维/石英纤维混杂树脂基复合材料力学性能研究

研究了石英纤维与T700级碳纤维层间混杂树脂基复合材料的拉伸、压缩和面内剪切性能。研究结果表明,对于单向铺层的材料,相较纯石英纤维树脂基复合材料,混杂工艺能够使石英纤维树脂基复合材料的拉伸模量,从41.5 GPa增大到86.7 GPa,性能提升约109%,拉伸破坏强度保持相对稳定;压缩模量从40.1 GPa增大到77.1 GPa,压缩破坏强度保持相对稳定;对于材料的面内剪切性能没有明显影响。对于试验设计的多向铺层的材料,拉伸模量也提升了约55%,压缩模量提升了约50%,层合板的剪切模量提升60%。研究表明纤维混杂工艺能够明显改善石英纤维复合材料的刚度性能。     

湿法缠绕成型T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料力学性能研究

研究了湿法缠绕成型的T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环及单向板力学性能。测试了树脂配方的粘度-温度特性,T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环的拉伸及剪切性能,采用SEM对NOL环拉伸试样破坏形貌进行了观察。测试了T700碳纤维/氰酸酯树脂单向板复合材料的常温拉伸性能、弯曲性能、层间剪切性能和高温弯曲性能。结果表明,树脂配方在25℃下的粘度为800 cps,可以直接在室温条件下用于复合材料湿法缠绕成型,并具有充分的使用期。NOL环的拉伸强度为2220 MPa,剪切强度为56. 8 MPa,树脂基体对碳纤维具有良好的浸润性,能够较好地发挥出碳纤维的高强度特性。T700碳纤维氰酸酯树脂单向板复合材料的高温力学性能优异,200℃下弯曲强度保留率高达60. 4%,250℃下弯曲强度保留率高达45. 0%。     

风机叶片用单向碳纤维预浸料性能研究

为了提高风机功率,叶片的长度不断增加,因此碳纤维在风机叶片中的应用成为了必然趋势。本文研究了三种单向碳纤维预浸料的拉伸、弯曲、压缩以及纵横剪切性能,通过性能测试和断口微观观察分析发现,三种碳纤维/环氧树脂预浸料的纤维和树脂在性能上存在一定的差异,为合理选用风机叶片材料提供了一定的实验基础。     

单向碳纤维增强复合材料的力学性能分析(英文)

本文主要研究了单向碳纤维增强复合材料的力学性能。以聚酰胺6和环氧树脂作为基体,以经过热熔工艺的单向碳纤维预浸料以及层压预浸料毡片作为增强体,通过热压工艺制成碳纤维增强复合材料板件物。通过拉伸实验,研究0°和90°取向的碳纤维增强复合材料样品的力学性能和界面性能,并通过扫描电子显微镜观察试样断面。研究发现,对于0°方向排列的样品,碳纤维/环氧树脂复合材料的拉伸强度和模量均高于碳纤维/聚酰胺复合材料。同时90°方向的样品也展现出与0°方向一致的结果。通过断面观察发现,碳纤维/环氧树脂展现出比碳纤维/聚酰胺6更优异的性能与断裂时断面出现更多纤维的断裂和拔出相对应。     

稀释剂对TDE-85环氧树脂体系性能影响研究

采用660、D-410和kz-j01三种活性稀释剂对TDE-85环氧树脂／MDDM固化剂体系进行了改性，研究了稀释剂对树脂胶液及其固化物性能的影响。结果表明，采用三种活性稀释剂分别配制的三个树脂体系胶液的工艺性能得到明显改善，其中660稀释剂改性的树脂配方胶液在30℃下初始粘度为560mPa．s，存放12h后胶液粘度为620mPa．s，胶液适用期长，树脂浇铸体的热变性温度为127℃，拉伸强度为100MPa，拉伸模量为3．9GPa，断裂延伸率为4．8％，弯曲强度为200MPa，弯曲模量为3．2GPa，压缩强度为130MPa，压缩模量3．8GPa，树脂体系的工艺性能和热机械性能能够满足碳纤维湿法缠绕大型复合材料制品对树脂基体的要求。     

一种新型硼纤维/环氧复合材料的研制

研制了一种新型硼纤维/环氧预浸料。研究表明:新型硼纤维的抗拉伸强度达到3704MPa、抗拉伸模量达到394GPa、抗压缩强度为6900MPa。该硼纤维/环氧复合材料性能与国外的5505及5521硼纤维/环氧复合材料相当。     

碳纤维复合材料缠绕制品抗外压性能研究

研究了树脂基体模量、缠绕角和厚度对碳纤维复合材料缠绕制品抗外压性能的影响。实验结果表明:采用MNA共混PMDA固化环氧树脂并调整PMDA含量可以有效改变树脂模量,随着PMDA含量的增加,树脂模量提高。当PMDA含量仅为MNA的5%时,树脂模量从3.71 GPa增加到4.18 GPa,提高了13%;当PMDA含量为MNA的10%时,模量达到最大值,为4.61 GPa,提高了24%。随着基体模量增加,单向CFRP的压缩强度、剪切强度和环刚度均先增加后减少。当基体模量为4.18GPa时,CFRP的压缩强度和剪切强度均达到最大值,分别为655 MPa和71.6 MPa,提高了16%和12%。此时,缠绕管环刚度达到最大值,为277 k N/m~2,提高了87%;同时增加缠绕角和厚度能够提高缠绕管的抗失稳能力。     

纤维束丝数对平纹编织C/SiC复合材料力学性能的影响

通过对2种丝束平纹编织碳纤维布增强SiC（C/SiC）复合材料的力学性能实验,研究了纤维束丝数（1 k和3 k）对复合材料性能的影响.实验结果表明：1 k C/SiC复合材料的拉伸模量、拉伸强度、压缩模量、压缩强度、面内剪切强度和弯曲强度分别为90.8 GPa,281.8 MPa,135.8 GPa,452.2 MPa,464.3 MPa和126.8 MPa,分别比3 k C/SiC高39%,15.8%,25%,132%,29.3%和30.2%.纤维束粗细不同是导致纤维束弯曲度和复合材料孔隙率差异的主要原因,对压缩强度的影响最大,对拉伸强度的影响最小.     

热熔膜法碳纤维/环氧树脂预浸料制备工艺

采用自制的环氧树脂膜与碳纤维一起热压制备预浸料,并通过正交试验设计改变热压温度、时间和压力这三个工艺参数来探讨制备预浸料时热压工艺参数对预浸效果的影响,制成的预浸料固化成复合材料后测定其力学性能,以此来确定预浸料的最优热压工艺参数。测得制备的预浸料挥发分质量分数为(0.6±0.1)%、树脂质量分数为(55±2)%。正交试验结果表明:当热压温度为60℃,时间为50 s,压力为1.5 MPa时,复合材料的拉伸强度最高。     

乒乓球拍用碳纤维复合材料的改性与性能研究

在乒乓球拍用碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行了不同含量纳米微晶纤维素涂覆的改性处理,研究了纳米微晶纤维素含量对复合材料表面形貌、单丝拉伸强度、剪切强度和弯曲性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,硅烷化改性处理并不会对纳米微晶纤维素的形貌和尺寸产生显著改变;去除上浆剂后的碳纤维抗拉强度约为3.44GPa,剪切强度约为48.3MPa,碳纤维的弯曲强度和弯曲模量分别为418.3MPa和20.1GPa,随着AMEO-NCC含量增加,AMEO-NCC涂覆的碳纤维的单丝抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小的特征,在AMEO-NCC含量为质量分数0.3%时取得单丝抗拉强度最大值,且都高于去除上浆剂后的碳纤维。     

碳玻混杂纤维复合材料力学和树脂浸润研究

通过设计不同混杂比的碳玻混杂纤维复合材料,分析研究了不同混杂比对复合材料拉伸、压缩、剪切和弯曲性能的影响,除强度混杂效应外,总的来说性能随着碳纤维比例的增大而增加。不同混杂比的复合材料老化28 d后,0°方向拉伸强度和90°方向拉伸模量变化较小,0°方向拉伸模量增加50%,90°方向拉伸强度降低26%,剪切强度降低28%。此外,树脂浸润性研究表明,质量分数为30%的碳玻混杂纤维在0°和90°方向上树脂灌注速度比玻璃纤维分别降低13%和22%。     

T700／3234层合板力学性能的研究

研究了T700／3234层合板力学性能,T700／3234层合板铺层45°／-45°／0°／90°／0°／0°／90°／0°／-45°／45°.T700／3234中温固化环氧碳纤维单向预浸料适应于热压罐成型工艺方法.测试了23℃、60℃、80℃、100％下,T700／3234层合板拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、层间剪切强度及层合板的拉伸剪切强度,得出不同温度下层合板各项力学性能的保持率,表明：T700／3234复合材料使用温度不大于80℃.