热空气老化对PBO/T700层间混杂复合材料力学性能的影响

分别利用材料万能试验机和DMA研究了热空气老化对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学行为的影响。静态力学性能测试结果表明,经热空气老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和压缩强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为12.7%和6.9%,拉伸模量从126 GPa增大到145 GPa,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度变化较小。DMA测试结果表明,热空气老化使PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性和刚性提高,随着老化时间的增加,E'向低温方向移动,E″向高温方向移动,说明复合材料的耐热性和刚性又开始下降。     

热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响

采用人工加速老化试验方法研究了热氧老化对PBO纤维复合材料力学性能的影响。利用材料万能试验机研究了PBO纤维复合材料的拉伸、弯曲和剪切等静态力学性能随热氧老化时间的变化情况,结果表明,经过在60℃热氧老化不同时间后,PBO纤维复合材料的拉伸强度变化较小,弯曲强度和层间剪切强度出现了一定程度的下降,最大降幅分别为8.8%和11.7%,拉伸模量和弯曲模量增大。采用DMA研究了热氧老化时间对PBO纤维复合材料动态力学性能的影响,结果表明,热氧老化使得PBO纤维复合材料的耐热性提高,贮能模量下降,随着老化时间逐渐增加,E″逐渐向高温方向移动。     

PBO/T700层间混杂复合材料弯曲及压缩性能研究

研究了PBO纤维与T700碳纤维层间混杂复合材料的弯曲性能和压缩性能。利用材料万能试验机研究了混杂复合材料的弯曲强度和弯曲模量、压缩强度和压缩模量随混杂比的变化情况,同时对混杂复合材料的弯曲破坏和压缩破坏模式进行了研究。研究结果表明,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料的弯曲强度从542MPa增大到1120MPa,压缩强度从233.2MPa增大到702MPa;PBO纤维复合材料和T700碳纤维复合材料弯曲和压缩试样的破坏模式分别表现为典型的韧性破坏和脆性破坏,PBO/T700层间混杂复合材料的弯曲和压缩破坏模式随着混杂比增大,逐渐从韧性破坏转变为脆性破坏。     

混杂纤维增强环氧树脂复合材料电缆芯湿热老化性能研究

高温高湿条件下对玻璃纤维/碳纤维混杂增强环氧树脂复合材料电缆芯进行加速湿热老化试验,比较了两种直径的复合材料电缆芯在相同老化条件下的力学性能,并从微观角度分析了湿热老化后力学性能下降的原因。结果表明,该复合材料电缆芯耐湿热老化性能较好,在80℃及RH95%下老化1750h后其弯曲强度保留率大于65%,层间剪切强度保留率大于58%。     

碳纤维/聚三唑树脂复合材料的湿热老化行为

本文研究了碳纤维/聚三唑树脂复合材料(T700/PTA)在80℃、相对湿度98%条件下的湿热老化行为。分别采用静态力学性能测试、吸湿称重、动态热机械分析、扫描电子显微镜观察等手段考察了复合材料在湿热条件下的力学性能变化、吸湿特性和形貌变化;利用半经验数学模型对复合材料进行强度拟合和寿命预测。结果表明,复合材料的弯曲强度、层间剪切强度受湿热影响显著,尤其在老化初期;复合材料吸湿第一阶段符合Fick扩散定律,扩散系数D=1.129×10-6mm2/s;吸湿后试样的动态热机械分析谱图上出现两个转变,干燥后次级转变消失;湿热老化后,纤维与树脂基体之间的界面作用减弱;利用数学模型预测复合材料弯曲强度保留率为50%时的老化寿命为33600h,T700/PTA复合材料具有优良的耐湿热老化性能。     

T700碳纤维复合材料耐湿热老化研究

选用TDE-85和E-51作为主体树脂,制备了一种T700碳纤维复合材料,并对这种复合材料进行耐湿热老化研究,分别测定其抗剪切强度、抗拉伸强度及模量和玻璃化转变温度随老化时间的变化值。结果表明,该T700碳纤维复合材料耐湿热老化性能较好,其力学性能在2 000 h的老化过程中变化不太大,但是其玻璃化转变温度值降低很多。     

RTM工艺成型国产T700碳纤维复合材料湿热性能

采用树脂传递模塑工艺制备了国产T700级碳纤维织物ZT7H3194U增强环氧树脂5284RTM复合材料层板。通过超声C扫描和显微分析法评价了层板的内部质量,研究了ZT7H3194U/5284RTM复合材料的吸湿特性,利用动态热力学分析评价了湿热老化对复合材料耐热性能的影响,研究了ZT7H3194U/5284RTM复合材料在室温干态及吸湿平衡后在高温条件下的力学性能。结果表明,所制备的复合材料层板内部质量良好。纤维体积分数为58%的ZT7H3194U/5284RTM复合材料的平衡吸湿率约为0.41%。随着湿热老化时间的延长,复合材料的玻璃化转变温度(Tg)及储能模量拐点温度(Tg m o d)均逐渐下降,并随着吸湿平衡而趋于平稳,达到平衡吸湿后,复合材料的Tg和Tg m o d仅分别下降了约7%和8%。吸湿平衡后的ZT7H3194U/5284RTM复合材料在高温条件下的力学性能保持率较高。综合湿热老化前后其耐热性能和力学性能的变化情况来看,ZT7H3194U/5284RTM复合材料具有良好的耐湿热性能。     

复合材料湿热老化行为研究及其耐久性预测

本文研究了湿热老化环境对复合材料吸湿性能的影响,分析了材料弯曲强度、弯曲模量随老化时间的变化关系.研究结果表明,在湿热老化初期,材料吸湿变化满足Fickian扩散定律,在湿热老化后期材料增重率出现偏离Fickian定律的现象;随湿热老化时间的增加,复合材料的弯曲强度、弯曲模量均有不同程度的下降,并且在湿热老化后期复合材料弯曲强度受界面性能的影响显著.建立了复合材料力学性能与湿热老化时间的定性/定量关系,在耐久性预测模型中引入界面参数的概念,拟合结果与实测值较为接近.     

航空用国产碳纤维/聚酰亚胺复合材料耐环境老化性能北大核心CSCD

选用国产T800级碳纤维和聚酰亚胺(PI)树脂通过RTM工艺制备了聚酰亚胺复合材料。采用酸性盐雾、湿热环境对复合材料进行老化处理,另外采用润滑油、燃油、蒸馏水、人工海水常温浸泡复合材料1000 h,研究复合材料的耐热及典型力学性能变化。结果表明:酸性盐雾处理后材料的弯曲和层剪性能小幅降低,开孔拉伸性能无变化,开孔压缩性能显著降低,耐热性能轻微降低。湿热处理对开孔拉伸性能无影响,开孔压缩性能及耐热性能轻微降低。液体浸泡后复合材料的面内剪切强度和模量均有所降低,对室温面内剪切性能的影响大于高温性能,层间剪切性能未明显降低,开孔压缩性能轻微下降。润滑油浸泡造成耐热性轻微降低,其余液体浸泡未造成耐热性下降。结合上述结果认为该聚酰亚胺复合材料的耐环境性能良好。     

新型改性双马来酰亚胺树脂(JM)及PBO/JM复合材料力学性能、耐热性能研究

本文研究了新型改性双马来酰亚胺树脂(JM)及PBO/JM复合材料的力学性能和耐热性能。分别采用旋转粘度计对JM树脂的粘度进行了测试,采用材料万能试验机对树脂浇铸体及PBO/JM复合材料的力学性能进行了测试,采用DMA和TGA对树脂及其复合材料的玻璃化转变温度和热分解温度进行了分析。结果表明,JM树脂具有较好的成型工艺性,能够满足复合材料干法、湿法缠绕成型工艺的要求;JM树脂具有较高的强度和模量,但固化物脆性较大,其力学性能有待进一步改善;JM树脂的玻璃化转变温度和5%热失重温度分别达到366.6和410.4℃;PBO/JM复合材料的耐热性能远高于PBO/环氧复合材料。     

非连续湿热作用下树脂基复合材料性能变化及机理的研究

为研究非连续湿热作用对树脂基复合材料性能的影响及其湿热老化机理,对碳纤维增强环氧树脂基复合材料T700/TR1219B进行了湿热环境因素对比实验及循环吸湿实验,对比了经历不同吸湿-脱湿历程试样的弯曲和层间剪切性能及微观断口形貌。结果表明,单一湿度因素使T700/TR1219B体系力学性能降低,单一温度因素使其弯曲性能降低,层间剪切性能增强,湿热耦合作用会加剧材料性能的劣化;材料的吸湿和脱湿过程均满足Fick定律;随着循环次数的增加,材料的吸湿和脱湿速率均有所加快;吸湿后T700/TR1219B体系力学性能降低,出现树脂脱落等现象,脱湿后弯曲性能无法恢复未老化状态,但层间性能略有增加,且界面脱黏情况得以改善,层间裂纹不再明显。     

改性双马树脂/碳纤维复合材料体系耐湿热性能研究

对5428/T700复合材料的吸湿率、不同吸湿条件下的玻璃化转变温度及高温湿态力学性能进行了研究。结果表明,5428/T700体系具有较低的吸湿率,经70℃去离子水水煮72 h,吸湿率为0.5%,饱和吸湿率(水煮360 h)为0.8%。而且随着复合材料吸湿量的增加,其Tg下降缓慢;5428/T700复合材料在干态170℃下的弯曲性能和层间剪切性能保持率在70%以上,在湿态150℃下的弯曲性能和层间剪切性能保持率在50%以上;5428/T700复合材料在湿态150℃下的开孔压缩强度保持率在80%以上。     

湿热老化对石英纤维/聚酰亚胺复合材料力学和介电性能影响研究

本文考察了湿热老化对QW220/902(石英纤维/聚酰亚胺)树脂基复合材料力学和介电性能的影响。研究结果表明:复合材料在80℃下经48 h水煮处理后,由于水分子浸入引起界面脱粘,各项力学性能略有下降,300℃下的层间剪切强度保持率为86.48%,但是其他力学性能保持率仍超过90%;水煮处理后复合材料的介电性能发生明显下降,但是经100℃真空干燥除去水分后,材料的介电性能可以得到基本保持,表明QW220/902复合材料具有良好的抗湿热老化性能,可以作为结构/透波一体化材料,具有很好的应用前景。     

三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料的拉伸和剪切性能研究

本文设计和制作了两种混杂模式的三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料,分别是层间混杂和层内混杂模式。对其拉伸性能和剪切性能进行了测试和分析,结果表明,层内混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能比层间混杂复合材料的好,层内混杂复合材料的归一化强度和归一化模量分别比层间混杂复合材料的高22.12%和16.9%,层内混杂复合材料的剪切强度和剪切模量分别比层间混杂复合材料的高19.61%和26.03%;对于层间混杂复合材料,纬向的归一化强度比经向的高4.06%,但厚度方向上纱线的存在和织造工艺中经纱预加张力的影响,使纬向的归一化模量比经向的降低11.44%。     

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。     

运动训练器材用碳纤维复合材料的湿热老化行为研究

采用真空辅助成型的方法制备运动训练器材碳纤维复合材料层合板,研究了40℃和60℃的湿热老化环境下碳纤维复合材料的吸湿率、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和剪切强度变化,并观察了不同老化条件下的拉伸断口形貌。结果表明,温度越高,运动训练器材碳纤维复合材料的平衡吸湿率、线性段斜率和扩散系数越大。当湿热老化温度为40℃和60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度都先增后减,分别在老化时间为14d和7d时取得最大值。当湿热老化温度为40℃和60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的压缩强度先增大后减小,在老化时间为35d时取得最大值。当湿热老化温度为40℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的剪切强度先增大后减小,在老化时间为7d时取得最大值;当湿热老化温度为60℃时,随着老化时间延长,碳纤维复合材料的剪切强度逐渐减小。碳纤维复合材料在湿热环境下的力学性能变化,主要与温度和湿度共同作用下碳纤维复合材料的增塑和固化有关。     

风电叶片用碳/玻层内混杂复合材料湿热老化性能

为研究风电叶片用层内混杂碳纤维和玻璃纤维织物增强环氧树脂复合材料在湿热环境下的性能变化,采用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳/玻层内混杂复合材料层压板,研究了VARI成型层内混杂复合材料在湿热老化后的界面结构与力学性能的变化规律.结果表明,湿热老化后的层内混杂复合材料中的环氧树脂发生部分水解,树脂含量显著降低...     

碳纤维增强双马树脂基复合材料微波固化工艺及性能研究

针对改性双马树脂T700级预浸料微波固化成型工艺,研究了保温时间、加压方式、升温速率对复合材料力学性能的影响,获得了不同条件下的微波固化复合材料的性能数据和较优的成型工艺方案;对比研究了不同加热方式对复合材料力学性能的影响。研究表明,微波固化样件的压缩强度、弯曲强度、拉伸模量和150℃干态弯曲性能都达到了热压罐水平,而拉伸强度、层间剪切强度和150℃干态层剪性能低于热压罐水平。微波固化工艺加热均匀,相对于热压罐成型,固化周期缩短50%以上,能有效提升复合材料制造效率,降低能耗。     

酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的制备及性能

利用聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维与酚醛树脂制备先进复合材料,研究该单向复合材料的层间剪切性能、弯曲性能、冲击性能和动态力学性能,并分析该复合材料的吸湿脱湿行为和热氧老化行为.酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的层间剪切强度为21.25 MPa,弯曲强度为439.53 MPa,弯曲弹性模量为50.11GPa.     

单束纤维增强树脂基复合材料的热水老化性能研究

在96℃水中,对开芙拉29(Kevlar29),开芙拉49(Kevlar49)和聚苯撑苯并唑(PBO)纤维束增强的环氧树脂和双马树脂基复合材料进行老化实验后,再在60℃下进行干燥脱水处理。实验测定了吸水和脱水阶段的含水率及热水老化试样和干燥试样的弯曲性能。结果表明:在热水作用下,复合材料的弯曲强度和模量随热水老化时间的延长呈下降趋势,纤维与树脂基体间的界面发生破坏;再干燥脱水后,材料的弯曲强度和模量恢复,但仍低于未老化试样的性能,纤维与树脂基体间的界面破坏情况也类似。