不同环境因素作用下玻纤/环氧乙烯基酯复合材料的冲蚀行为

为探究环境因素对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基(GF/EVE)复合材料性能的影响,对其进行了湿热和碱腐蚀老化试验,通过对不同老化时间下GF/EVE复合材料吸湿率、微观形貌、表面元素含量、表面化学结构及冲蚀失重率变化的分析,探讨了GF/EVE复合材料在湿热环境和碱腐蚀介质中的老化机理以及不同老化时间下的抗冲蚀性能变化.结果表明:随着老化时间延长,吸湿率增大,且碱性介质中的吸湿率较湿热环境大;在水分子及腐蚀介质的扩散作用下,树脂基体发生塑化、水解,纤维/基体界面出现脱黏,纤维表面腐蚀降解;同时老化造成树脂分子链断裂,交联密度降低,导致树脂初始分解温度下降;湿热和碱腐蚀老化初期冲蚀失重率分别下降了3. 2%和1. 8% ,老化结束后分别增加了17. 6%和20. 8% .     

紫外线对玻纤环氧乙烯基酯树脂基复合材料性能的影响

对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料在温湿环境下进行了人工紫外加速老化实验,并进行了拉伸、弯曲等试验,分析了试件紫外老化后的质量损失率、巴氏硬度、弯曲破坏形态以及力学性能的演变规律,并利用SEM观察了试样表面老化前后的形貌变化.研究表明:紫外线照射后试样的表面泛黄,且随照射时间的延长颜色不断加深;试样拉伸和弯曲性能以及巴氏硬度在紫外老化前期有所上升,160 h后开始下降;质量损失率随着紫外光照射时间的延长而逐渐增大;紫外老化后试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;随着老化周期的增加,孔隙量和韧性发白光带数量增加,呈现出明显的片层状海浪花样.     

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...     

深海环境下树脂基复合材料吸湿行为

通过自制压力容器模拟深海环境, 采用称量法获得玻璃纤维增强环氧树脂(GF/CYD-128)层合板在不同压力下吸湿数据, 研究GF/CYD-128层合板在深海环境的吸湿行为。结果表明: 0~3.0 MPa压力范围内GF/CYD-128层合板饱和吸湿量随着压力的增加呈现先下降后增加的趋势, 压力为2.5 MPa时饱和吸湿量最低, 其饱和吸湿量随浸泡压力变化的趋势可用二次多项式描述; GF/CYD-128层合板在深海环境中的吸湿行为呈现non-Fick特征, 但可以采用Langmuir 模型进行描述。利用Langmuir模型准确预测了深海环境中GF/CYD-128层合板的吸湿行为。     

高性能树脂基复合材料典型空天环境下动态力学行为研究现状

随着飞行器结构中碳纤维增强树脂基复合材料用量的迅速增加,其应用范围从非主承力构件逐渐扩展到主承力构件,复合材料结构中的疲劳、低速冲击和高速撞击等动态力学问题已经引起了国内外研究者的广泛关注.本文综述了典型空天环境因素与碳纤维增强树脂基复合材料的交互作用,重点探讨了其在疲劳、低速冲击和高速撞击载荷作用下的行为,简述了环境损伤与动态载荷耦合对碳纤维增强树脂基复合材料动态力学性能的影响,以期为聚合物基复合材料在空天飞行器上的应用提供有益的参考.     

环氧乙烯基酯树脂固化工艺及性能研究

采用三种不同过氧化物为树脂基体固化剂,对环氧乙烯基树脂进行固化。测定不同固化剂含量在不同温度下树脂的凝胶时间,通过对制备的树脂浇注体进行拉伸实验测试,差示扫描量热（DSC）法研究了不同树脂固化体系的反应放热特性,采用扫描电镜（SEM）观察了不同固化剂在其最佳固化工艺下树脂浇注体的断面的表面形态。本文确定了不同体系树脂胶液的固化剂含量及固化工艺,得到拉伸性能良好的环氧乙烯基树脂浇注体。     

玻璃纤维/191树脂复合材料水老化实验研究

利用手糊成型工艺方法制备了玻璃纤维/191树脂复合材料试样,研究了玻璃纤维/191树脂复合材料浸水前后的力学性能变化,并利用扫描电镜对试样断口形貌进行了观察,为树脂基复合材料的应用与发展提供了一定的依据.     

湿热环境对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响

对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料进行湿热老化实验,通过质量变化、老化前后表面形貌、红外光谱、动态力学性能,层间剪切和压缩实验,研究3.5％(质量分数,下同)NaCl溶液和去离子水两种介质分别在70℃下溶液浸泡对碳纤维/环氧树脂基复合材料力学性能的影响.结果表明:T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在去离子水和3.5％NaCl溶液中的吸湿率相对较低,分别为0.82％和0.67％;未老化试样纤维与基体之间黏结良好,在3.5％NaCl溶液老化后纤维与基体界面破坏相比去离子水中老化更严重;经去离子水中浸泡后剪切强度降低8.8％,压缩强度降低4.3％;在3.5％NaCl中浸泡后剪切强度降低10.1％,压缩强度降低4.7％.在两种溶液老化后试样的Tg降低,但相差不大.此次研究结果对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料在腐蚀环境中的应用提供了依据.     

玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯加速老化与自然老化的相关性

选取我国典型气候条件下的万宁和拉萨这两个试验站,进行玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯3年的自然环境老化试验;同时在实验室环境下进行了玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯的湿热老化、热空气老化、光老化和高温浸水人工加速老化试验。测试老化后玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度等力学性能,研究了玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯在自然和实验室环境下的老化规律。用灰色理论中的灰色关联分析法计算了自然环境老化试验与人工加速老化试验的相关性。结果表明：以压缩强度为性能指标时,试验室加速光老化试验与自然环境老化试验的相关性最大,关联度达到了0.75左右。计算得到了加速光老化对拉萨和万宁自然老化的加速因子（AF）和加速转换因子（ASF）,两地的ASF最终分别稳定在5.28和7.25。     

紫外辐照对玻纤增强树脂基复合材料冲蚀性能的影响

为了探讨紫外老化对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料冲蚀性能的影响,对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行人工紫外加速老化试验,并对不同老化时间下试样进行冲蚀;采用扫描电镜、红外光谱仪及差式扫描仪研究了老化前后材料表面形貌、化学结构以及玻璃化转变温度的变化,并分析了不同老化时间对试样巴氏硬度、质量损失率及冲蚀失重率的影响.结果表明：随着老化时间的增加试样表面发黄现象逐渐加剧,并出现树脂基体的开裂、剥离及纤维暴露;紫外老化7 d后试样的抗冲蚀性能提升了5.3%、巴氏硬度上升3%,但老化56 d后试样抗冲蚀性能下降了15.1%、巴氏硬度下降14.6%;老化56 d后试样玻璃化转变温度上升9.3 ℃.紫外老化是一个由表及里的过程,首先造成表层树脂性能的下降;紫外老化引起树脂基体的分解、玻璃纤维与树脂基体界面的脱黏、树脂基体的脆化,进而导致材料抗冲蚀性能的下降.     

Lignin/epoxy composites

This paper presents some possibilities for the use of lignin/epoxy resins in blends and composites with epoxy resins. A compatibility study was carried out by optical and electron microscopy, viscosimetric determinations and thermo-optical analysis in order to establish optimum synthesis conditions of molding mass (cast resins). Lignin/epoxy composites including various fillers (lead soap, alum earth, talc, chalk, sand, trihydrate aluminium oxide, glass fibers), plasticizer (dibutylphthalate and polyester C₆) and pigments (iron-oxide and titanium dioxide) have been obtained. Lignin/epoxy composites are characterized by good dielectric, mechanical and adhesive properties. These composite materials can be used in the electronics industry.     

T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料自然老化性能与机制

为验证复合材料的耐久性,对T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料经自然老化后的微观形貌、表面元素含量、热性能与力学性能等进行了研究。结果表明: 在光氧老化与热氧老化的共同作用下,T700碳纤维增强EP-A环氧树脂基（T700/EP-A）复合材料表层树脂将发生老化降解,并且随自然老化时间的延长,T700/EP-A复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低,未老化试样的玻璃化转变温度为207℃,经过自然老化处理3年后,其玻璃化转变温度降低为180℃,延长自然老化时间至5年时,其玻璃化转变温度进一步降低至172℃。而自然老化过程对复合材料力学性能可能同时存在着增强效应与损伤效应,因此造成了T700/EP-A与T700/EP-B复合材料的不同力学性能表现出相异的变化趋势。随自然老化时间延长,T700/EP-A与T700/EP-B复合材料纵向拉伸强度表现出先升高后降低的趋势,纵向弯曲强度表现出逐渐升高的趋势,纵向压缩强度与层间剪切强度存在波动,未呈现出明显变化。      

聚酰亚胺表面处理玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能

采用浇铸成型工艺制备含0.5wt%、长度分别为1 mm、3 mm、5 mm的短切玻璃纤维/环氧树脂（GF/EP）复合材料,研究含活性酚羟基和不含酚羟基的两种聚酰亚胺（PI）处理GF表面对纤维束拉伸强度及GF/EP复合材料力学性能的影响,并进一步研究PI处理GF对复合材料热性能的影响。研究结果表明,经过PI处理的GF,集束性和拉伸强度得到提高。含活性酚羟基聚酰亚胺（PI1）处理的GF拉伸强度由原丝束的517 MPa提高到1 032 MPa,不含酚羟基聚酰亚胺（PI2）处理的GF提高到986 MPa。当PI1处理的GF长度为3 mm时,GF/EP复合材料的力学性能最好,拉伸强度比未处理的提高23.62%,拉伸模量提高34.03%,弯曲强度提高28.74%,断裂韧性提高13.04%;PI2处理的GF,GF/EP复合材料拉伸强度提高15.87%,拉伸模量提高23.70%,弯曲强度提高14.11%,断裂韧性提高4.05%。此外,PI处理GF对GF/EP复合材料热性能也有一定程度的提高。     

高强高模聚酰亚胺纤维/环氧树脂复合材料力学性能与破坏机制

以高强高模聚酰亚胺（PI）纤维为增强体,以航空级环氧树脂（EP）为基体,通过热熔法制备预浸料并采用热压罐成型技术制备了PI/EP复合材料层合板,对其力学性能和破坏形貌进行了分析。结果表明:高强高模PI纤维与EP具有良好的界面结合力,PI/EP复合材料的层间剪切强度为65.2 MPa,面内剪切强度为68.6 MPa;良好的界面结合状态能充分发挥PI纤维优异的力学性能,PI/EP复合材料的纵向拉伸强度达1 835 MPa,弯曲强度为834 MPa;PI/EP复合材料纵向拉伸破坏模式为散丝爆炸破坏,同时由于高强高模PI纤维还具有优异的韧性和较高的断裂伸长率,PI/EP复合材料从受力到失效断裂的时间较长;PI/EP复合材料纵向压缩破坏模式为45°折曲带破坏。高强高模PI/EP复合材料为航空航天先进复合材料增加了一个全新的选材方案。      

多轴向玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏特性和损伤机制

通过对玻纤增强环氧乙烯基酯树脂(GF/EVE)和玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂(GF/UP)复合材料的多轴向铺层设计试件进行低速冲击、弯曲和剪切破坏性力学试验,分析了不同铺层方式的GF/EVE和GF/UP复合材料冲击、弯曲和剪切载荷作用下产生的损伤及失效模式。结果表明:在铺层设计与工艺相同的情况下,CF/EVE的弯曲强度、冲击韧性均优于CF/UP;[0,90]6试件冲击能量吸收性能优于其他五种铺层方式;铺设角设计、树脂基体类型、铺层厚度对层合板剪切力学性能的影响较小。并基于SEM与超声C扫描成像检测(C-SAM)对复合材料的微观界面脱粘机制及损伤演化行为进行阐释。     

超临界流体对碳纤维/环氧树脂复合材料的降解作用

为对比分析不同超临界流体对碳纤维/环氧树脂（CF/EP）复合材料的降解效果,首先,在间歇反应釜中通过超临界流体降解CF/EP复合材料,分析了不同反应温度下超临界CO₂和超临界醇对CF/EP复合材料的降解能力,并提出了降解CF/EP复合材料的超临界流体选择方法;然后,采用单丝拉伸测试、SEM以及原子力显微镜等测试手段分析了超临界正丙醇和超临界正丁醇回收碳纤维的力学性能和微观形貌。结果表明:超临界CO₂对CF/EP复合材料的降解能力较弱,正丙醇作为夹带剂时,降解效果有显著提高;超临界正丁醇对CF/EP复合材料的降解能力最强,其次为超临界正丙醇,超临界甲醇的降解能力最弱;选用的反应介质介电常数越小、偶极矩越大、溶解度参数与树脂基体越为接近,在超临界状态下CF/EP复合材料越容易降解。使用超临界流体降解CF/EP复合材料可以得到性能优异的碳纤维,与原始碳纤维相比,通过超临界正丙醇和超临界正丁醇回收的碳纤维单丝拉伸强度保持率在98%以上,且韦氏模数相近。      

碳纤维/环氧树脂脉管自润滑复合材料的制备及摩擦性能

以聚乳酸（PLA）为前驱体,碳纤维（CF）为增强体,通过经纬编织成PLA-CF复合纤维织物;以环氧树脂（EP）为基体,甲基硅油为润滑介质,采用前驱体蒸发（VaSC）技术和真空浸油方式分别制备了脉管自润滑环氧树脂（VAEP）材料和CF/VAEP复合材料。利用SEM对CF/VAEP复合材料的断面、摩擦面和对偶面形貌进行表征,以万能材料试验机和高速环块摩擦磨损试验机对CF/VAEP复合材料的力学和摩擦学性能进行了测试。结果表明:脉管结构和CF提升了EP的润滑性能和力学性能。当径向脉管密度为8孔/10 mm时,VAEP的摩擦系数和磨损率较纯EP分别降低了67.95%和85.71%;当径向脉管密度为8孔/10 mm,CF经纬丝束比为8/4时,CF/VAEP复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量比相同径向脉管密度的VAEP分别提高了203.33%、44.16%、325.78%、311.37%。      

中等应变率下单向玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切本构关系

采用真空辅助成型工艺制备单向玻璃纤维增强环氧树脂基的[±45°]_8s复合材料试样,通过专用试验设备开展恒定应变率下的面内剪切性能研究,应变率范围为3×10^-4~128.4 s^-1。以Khan-Huang本构关系模型表达形式为基础,考虑应变率效应,建立了一种单向玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料在中等应变率下的剪切本构模型,通过最小二乘法和遗传算法获得了最优本构参数。结果表明,单向玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的剪切性能具有应变率敏感性,剪切强度随着应变率的提高逐渐增大,在128.4s^-1时极限强度提高了35.5%。建立的本构关系模型能够准确反映剪切性能与应变率的关系,可用于中等应变率条件下的剪切性能预测。     

碳纳米管-有机化蒙脱土多维纳米界面构筑及其对环氧树脂的增韧机制

分别采用混酸、环氧树脂（EP）和硅烷偶联剂对碳纳米管（CNTs）进行功能化处理,用十八烷基三甲基氯化铵对蒙脱土（MMT）进行有机化处理,将具有一维纳米尺度的CNTs和二维纳米尺度的有机化蒙脱土（OMMT）复合引入EP酸酐固化体系,通过溶液共混法制备纳米OMMT/EP、CNTs/EP、CNTs-OMMT/EP复合材料。使用简支梁冲击试验仪测试三种复合材料的冲击强度,并利用SEM观察纳米复合材料的冲击断面形貌。实验结果表明,当OMMT的含量为4wt%时,纳米OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了16.7%。经硅烷偶联剂处理后的CNTs（Si-CNTs）能与EP基体形成良好界面,当Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs/EP复合材料冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了84.0%。当OMMT的含量为4wt%、Si-CNTs的含量为0.9wt%时,纳米Si-CNTs-OMMT/EP复合材料的冲击强度比未掺杂纳米组分的EP提高了135.4%。管状CNTs和片层结构OMMT对EP的韧性具有协同提高作用。     

碳纤维/环氧树脂复合材料高速冲击性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料,通过空气炮冲击实验研究树脂韧性和碳纤维类型对复合材料抗高速冲击性能的影响,并对高速冲击后的试样进行压缩性能测试,研究高速冲击损伤对复合材料剩余压缩性能的影响。结果表明:树脂的韧性可以降低复合材料遭受高速冲击时的内部损伤程度,大幅提高复合材料的抗高速冲击性能和冲击后剩余压缩性能;T700S碳纤维增强复合材料抗高速冲击性能优于T800H碳纤维增强复合材料;复合材料的破坏模式与冲击速率有关,冲击速率较低时,复合材料弹击面出现圆形凹坑,背弹面出现鼓包;冲击速率较高时,复合材料弹击面出现圆形通孔,背弹面出现沿纤维方向撕裂断口。