热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸微区结合特征的影响

针对国产间位芳纶纸力学性能不足的问题,采用芳纶1414(聚对苯二甲酰对苯二胺)短切纤维与芳纶1313(聚间苯二甲酰间苯二胺)浆粕复合,制备芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸,研究不同温度下芳纶1414纤维/1313浆粕复合原纸的热压性能,分析纸张的强度性能;采用SEM、压汞仪和FTIR研究芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸的内部结构变化。阐述热压温度对芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸热压过程中短切纤维与浆粕之间的相互作用以及微区结合特征的影响。结果表明:芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸在热压温度为280℃、热压时间为6min、热压压力为15 MPa条件下,短切纤维与浆粕之间黏结状态良好,自制芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸孔隙率为23.21%,其抗张指数最大值为212.2N·m·g~(-1),为Nomex T410纸强度的两倍。FTIR结果表明,随着热压温度的升高,纸张中未形成新的化学键,芳纶分子间氢键缔合程度明显增大,是芳纶1414纤维/1313浆粕复合纸强度提高的主要原因。     

芳纶纤维/浆粕表面能及其复合纸性能

测定了几种间位芳纶短纤维、芳纶纯浆粕及其复合纸的表面接触角,结合倒数平均调和方程计算了芳纶纤维及复合纸的表面能。通过芳纶纸中纤维与浆粕界面张力及粘附功的计算,分析芳纶纤维及浆粕的表面能与其复合纸性能的关系。结果表明:采用水和乙二醇作为接触角测试液体时,芳纶纤维及浆粕的表面能为35～45 mJ·m-2。其中,芳纶短纤维表面能稍高于芳纶浆粕,芳纶短纤维及浆粕的极性分量大于色散分量,表面能越高越利于增强表面可润湿性,粘附功越大。热压导致芳纶复合纸表面能下降,相对于Nomex纸,自制芳纶复合纸的表面能降低得更明显。芳纶短纤维与浆粕的色散分量和极性分量越匹配,表面能之差及界面张力越小,则芳纶复合纸中纤维之间的粘接力越强,抗张指数也越高。      

对位芳纶沉析纤维及其复合纸的结构与性能

为研究对位芳纶沉析纤维这种新型纤维及其复合纸的结构与性能,文中采用光学显微镜、扫描电镜、原子力显微镜表征了纤维的表观形貌;通过纤维质量分析仪分析了纤维的形态参数;利用压汞仪定量表征了复合纸的结构特征,并综合研究了其力学性能、介电性能和热学性能。结果表明,沉析纤维呈薄膜褶皱状,形态柔顺,表面粗糙,在水相介质中分散均匀;重均长度0.552mm,细小纤维含量71.9%,纤维均一性好,细碎化程度高,有利于成纸的增强;芳纶复合纸的孔隙率为18.33%,孔径为14.64μm,成纸结合相对紧密,类似于钢筋混凝土结构;其拉伸指数为38.8 N·m/g,撕裂指数为18.4 m N·m2/g,耐压强度达到21.8 k V/mm;初始分解温度535℃,t10%为560℃,热学稳定性优异。     

对位芳纶沉析纤维性能研究

采用SEM、AFM、FT-IR、XRD和TGA对新型芳纶材料对位芳纶沉析纤维的表面形貌、化学结构、结晶程度和热学特性4个方面进行了分析检测,为研究对位芳纶沉析纤维的结构性能奠定实验基础,有利于其作为复合增强材料的广泛应用。结果表明,对位芳纶沉析纤维是非粒状且尺寸较小,外形上既像纤维又像薄膜,表面粗糙,形态柔顺;纤维具有仲酰胺结构特征;纤维结晶度为28.55%,非晶化的成分较多,且晶粒尺寸较小;纤维初始分解温度为490℃,TG10%为550℃,分子链结构稳定,热学性能优异。     

芳纶短纤维对氢化丁腈橡胶复合材料性能的影响

选用芳纶短切纤维(DCF)和芳纶浆粕(PPTA)2种芳纶短纤维分别补强炭黑N220填充、过氧化物硫化的氢化丁腈(HNBR)胶料,力求制备出高强度、高模量的HNBR复合材料,比较了芳纶短纤维的类型和用量对氢化丁腈胶料性能的影响。实验结果表明,随着DCF用量的增加,HNBR/CB体系的门尼黏度增加,但PPTA对HNBR/CB体系的门尼黏度几乎没有影响;芳纶短切纤维DCF填充的HNBR/CB体系比芳纶浆粕PPTA填充的HNBR/CB体系具有更明显的填料网络;DCF填充的HNBR/CB体系具有更高的硬度、拉伸强度以及撕裂强度。     

国内外间位芳纶纸蜂窝性能对比研究

本试验分别对使用国产和进口间位芳纶纸制作的蜂窝芯材进行了常温、高温、湿热老化后力学性能以及垂直燃烧性能研究。试验发现,中、高密度国产NHA(YT)-1蜂窝各项性能已基本达到并部分超过进口NHA-1蜂窝性能,低密度国产间位芳纶纸蜂窝力学性能与进口间位芳纶纸蜂窝尚存差距,有待改进。结果表明,国产间位芳纶纸已基本达到蜂窝生产要求,实现了重要原材料的国内自主保障。     

连续制备柔性导热的氮化铝/芳纶纳米纤维复合薄膜

设计制备柔性导热材料对柔性电子器件的热管理具有重要意义。本文基于溶剂剥离的芳纶纳米纤维和氮化铝(AlN)纳米颗粒,采用溶胶-凝胶-薄膜转换方法,连续制备了柔性导热的AlN/芳纶纳米纤维复合薄膜材料。其中,芳纶纳米纤维形成了三维连通的网络结构,提供力学支撑作用;AlN颗粒填充在该网络结构中,赋予复合材料良好的导热性能。结果显示,该复合材料的拉伸强度为65.5 MPa,断裂应变为12%,反复折叠300次后其拉伸强度和断裂应变保持率在90%以上,导热率为13.98 W·(m·K)?1。此外,该复合薄膜显示出良好的绝缘性能和耐热性能,体积电阻率为1.85×1015 Ω·cm、起始热分解温度为524℃。最后,演示该高性能的AlN/芳纶纳米纤维复合薄膜作为柔性基底材料,可用于冷却电子器件。      

短切芳纶纤维/聚硅氧烷-甲基丙烯酸锌复合材料的结构与性能

为提高聚硅氧烷-甲基丙烯酸锌(ZDMA)树脂材料的性能,采用短切通用型芳纶纤维与聚甲基乙烯基硅氧烷-ZDMA复合并在高温下交联固化,得到短切芳纶纤维/聚硅氧烷-ZDMA复合材料.采用SEM、FTIR、拉伸和压缩试验方法、霍普金斯压杆试验方法,表征了短切芳纶纤维/聚硅氧烷-ZDMA复合材料的结构和静态力学性能,研究了芳纶...     

具有液晶性能的改性芳纶的合成

利用界面聚合法对间位芳纶进行表面接枝改性,制备出新型具有液晶性能的芳纶。采用傅立叶转换红外光谱(FT-IR)对芳纶表面结构进行表征。由扫描电子显微镜(SEM)照片可以看出,改性后的芳纶表面变得粗糙,改性后纤维直径约为20μm。利用差示扫描量热法(DSC)对改性后纤维进行热性能分析,结果表明纤维具有液晶性能,在升、降温过程中的介晶相范围分别为192℃~237℃和147℃~209℃。接枝改性后的芳纶可以增加纤维与基体间的界面粘合性,提高复合材料的力学性能。     

芳纶的国内外发展现状

1 芳纶纤维的分类 芳纶纤维有两大类:全芳族聚酰胺纤维和杂环芳族聚酰胺纤维.全芳族聚酰胺纤维主要包括对位的聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)和PBA胺纤维、间位的聚间苯二甲酰间苯二胺和聚间苯甲酰胺纤维、共聚芳酰胺纤维以及如引入折叠基、巨型侧基的其它芳族聚酰胺纤维.杂环芳族聚酰胺纤维是指含有氮、氧、硫等杂质原子的二胺和二酰氯缩聚而成的芳纶纤维,如有序结构的杂环聚酰胺纤维等.     

混杂比对碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物增强复合材料力学性能的影响

利用层内混杂的方式制备碳/芳纶纤维混杂纬编双轴向多层衬纱织物,通过对材料进行拉伸、三点弯曲等实验研究该织物增强复合材料的力学性能及混杂比对其力学性能的影响。结果表明,按照一定的混杂比加入芳纶纤维后复合材料的拉伸性能提高,表现出积极的混杂效应。由于延伸性好的芳纶纤维的加入,使复合材料的拉伸断裂伸长率明显提高,材料破坏模式出现了完全脆性断裂模式(C12材料破坏形式)和“扫帚”形纤维断裂模式(C8A4,C6A6材料破坏形式)。此外,按照一定的混杂比加入芳纶纤维也有效改善了碳纤维增强复合材料的破坏韧性,碳/芳纶纤维混杂MBWK织物增强复合材料的弯曲强度和弯曲模量随混杂比的提高而呈下降趋势,当复合材料中芳纶含量从42%(体积分数,下同)(C6A6)到59.2%(C4A8)的变化过程中,弯曲强度和弯曲模量的降低率较高。0°试样在混杂比为59.2%(C4A8)时,弯曲挠度最大,达到7.49 mm,远高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料。所有90°混杂复合材料试样的弯曲挠度均高于纯芳纶纤维或纯碳纤维增强的复合材料,表现出积极的混杂效应。     

对位芳纶及其复合材料综述并产业化发展思考

对位芳纶由于其出色的性能,在宇宙探索、航空航天、国防军工、民用建筑等领域有大量的应用,尤其是芳纶复合材料已成为高科技领域必不可少的基础材料。对位芳纶复合材料具有轻质高强等突出特点,因此在节约减排方面具有显著效果,随着全球低碳经济的到来,芳纶及其复合材料的发展前景会越来越好。本文根据对位芳纶发展及应用的最新情况,详细介绍了对位芳纶的种类、性能、应用以及发展概况,并结合多年的对位芳纶研发及产业化经验,分析探讨了我国现有对位芳纶及其复合材料产业化发展方面存在的问题,指出我国在技术、生产效率、生产能力、设备、市场等方面与国外的差距,并据此提出对位芳纶及其复合材料今后的发展方向和研究重点。最后从科学发展观和低碳经济的角度,指出我国对位芳纶及其复合材料产业化发展的必要性和紧迫性。     

铺层混杂对复合材料层压板侵彻性能的影响

本文利用MTS和冲击侵彻测试装置，研究了由芳香族聚酰胺纤维、高强聚乙烯醇纤维制成的织物通过不同铺层方式与酚醛/PVB树脂复合的层压板的准静态和冲击侵彻性能。结果表明，芳香族聚酰胺织物层的加入能显著提高高强维纶织物树脂复合材料层压板的准静态侵彻刚度。随着芳纶混杂体积分数的提高，铺层混杂复合材料层压板的准静态侵彻阻力、穿孔能量（或单位面密度穿孔能量）将随之增加。从防护装具性能/重量比和性能/价格比的角度考虑，在芳香族聚酰胺与高强聚乙烯醇织物铺层混杂复合材料层压板中，高强聚乙烯醇纤维混杂体积分数可以确定为20%左右。     

Impact behavior of aramid fiber/glass fiber hybrid composite: Evaluation of four-layer hybrid composites

Aramid fiber/glass fiber hybrid composites were fabricated to investigate the impact behavior of four-layer composites through the analysis of delamination area. The effect of position and content of aramid layer on the impact properties of hybrid composites was examined by using driven dart impact tester. The surface-treated composites were prepared by treating the surface of aramid fiber with oxygen plasma and silane coupling agent. The trend of total impact energy was correlated to that of delamination area in both untreated and treated composites. The impact energy and delamination area of hybrid composites depended on the position of aramid layer. When aramid layer was at back surface, the composite exhibited the higher impact energy and delamination area. In surface-treated composites, however, the position of aramid layer had a minor effect on the impact energy of hybrid composites. This was due to the restriction in deformation of aramid fiber. The impact behavior of four-layer hybrid composites was affected by the delamination area at each interface. The deformation at neighbored-aramid layers increased the deformation at adjacent interfaces.     

Short-aramid-fiber toughening of epoxy adhesive joint between carbon fiber composites and metal substrates with different surface morphology

Carbon-fiber epoxy composites were bonded to four different types of aluminum substrates with different surface roughness and finish. The four aluminum substrates considered in this study have the following surface conditions: two solid aluminum substrates polished with two different grades of sandpapers, and two porous aluminum foams with two different as-received surface conditions, one with a patterned surface finish and one with rough pore structures. Moreover, the thin epoxy adhesive joints between the carbon-fiber face sheets and aluminum substrates were reinforced by adding short aramid fibers. During the fabrication process of the hybrid laminar, sparsely-distributed short aramid fibers were inserted between the fiber-metal interface to promote bridged fibers for tougher and stronger adhesive bonding, while at the same time to minimize any significant change in the thickness of the adhesive joint. Measurements of the critical energy release rate showed that the toughening effects of the low-density short aramid fibers were influenced by the metal-substrate surface roughness and finish. Further comparison indicated that the interfacial fracture toughness of aramid-fiber interleave adhesive joints increased via increase of surface roughness of metal substrates. The surface-roughness effect of metal substrate mainly depends on whether the free fiber ends of the short aramid fibers were pressed and embedded into the surface cavities of aluminum substrates according to scanning electron microscopy observations. The results indicated that the properties and performances of aramid-fiber interleaved adhesive joints between the carbon-fiber face sheets and aluminum substrates could be improved by surface treatments on the aluminum substrates to achieve appropriately surface roughness.     

国产T700级碳纤维/BMI复合材料湿热性能

为研究国产碳纤维复合材料湿热性能,基于热压罐制备工艺,分别将国产T700级碳纤维和日本东丽T700S碳纤维与国产QY9611双马树脂进行匹配,从纤维表面物理/化学状态、吸湿曲线、吸湿后玻璃化转变温度、宏观力学性能等方面对2种复合材料开展湿热性能研究.结果表明:国产T700/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.77%(35 d),T700S/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.81%(19 d);71℃水浸168 h后,国产T700/BMI的玻璃化转变温度(T_g)下降10.3%(由252.1℃到226.2℃),T700S/BMI复合材料的玻璃化转变温度(T_g)下降8.7%(由256.6℃到234.3℃);150℃湿态环境下,国产T700/BMI复合材料90°拉伸强度与T700S/BMI基本相当,0°压缩强度较T700S/BMI高约17.9%,层间剪切强度较T700S/BMI高约9.3%,表明国产T700/BMI复合材料具有更优良的湿热力学性能.     

芳纶纤维增韧碳纤维泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能

为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究.在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能.研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率.试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优.通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制.     

Properties of chopped carbon fiber reinforced carbon foam composites

A novel kind of carbon foam reinforced carbon-carbon composite with high density and mechanical properties was produced by densifying carbon foam preforms enhanced by chopped carbon fibers. The mechanical properties and densification efficiency of this composite could be improved by adding of fibers. The highest density of this composite could reach 1.5 g/cm³. The compressive strength increased by 38.9%, 66.7% and 29.4% when the additive amount of chopped fibers was 1%, 3% and 5% (wt.%) respectively. SEM observation showed that when the additive amount of fibers reached 5%, micro-cracks appeared in carbon foam preforms and resulted in the decrease in compressive strength of composite no. 4.