红外加热缠绕成型工艺参数对CF/PEEK复合材料层间剪切性能的影响

为获得层间粘结性能优异的连续碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)缠绕成型制品,以粉末浸渍法制备的CF/PEEK单向带为原料,采用自制的高功率红外加热热塑性复合材料缠绕成型设备,进行缠绕成型工艺的研究。以层间剪切强度(ILSS)作为评价缠绕制品性能的主要依据,分别研究了缠绕成型过程中的送料张力、下压辊压力、缠绕速率、加热温度、预热时间和冷却速率等关键工艺参数对CF/PEEK环制品性能的影响。实验结果表明,成型温度为410℃,预热为40 min,送料张力为8 kg,下压辊气缸压力为0.30 MPa,芯模转速为6 r/min,缓慢冷却条件下制得的缠绕制品性能最优,层间剪切强度达到(82.29±1.27) MPa,并据此制备出了CF/PEEK缠绕管道。     

连续CF增强PEEK复合材料层压板的制备工艺

采用熔融浸渍法制备了连续碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料预浸带,并层压成型制备复合材料层压板。研究了成型温度、成型压力、成型时间、纤维含量等因素对复合材料层压板力学性能的影响。结果表明,在成型温度为370℃、成型压力为12 MPa、成型时间为70 min、纤维含量为61%的工艺条件下,连续CF增强PEEK复合材料层压板的力学性能达到最优值,弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到(1 750.76±49.13)MPa和(107.54±6.35)GPa,层间剪切强度达到(100.04±6.88)MPa,缺口冲击强度为(84.44±1.54)k J/m2。随着冷却速率的增大,复合材料层压板的弯曲性能和层间剪切强度下降,而缺口冲击强度提高。SEM分析表明,复合材料层压板的界面粘结良好。     

激光原位铺放CF增强PEEK基复合材料工艺研究

通过激光原位铺放制备了CF增强PEEK基(CF/PEEK)复合材料,采用差示扫描量热法(DSC)与热重分析法(TGA)对CF/PEEK热性能进行了分析,利用扫描电子显微镜(SEM)表征CF/PEEK微观形貌,并研究了不同温度与铺放压力下CF/PEEK的力学性能。结果表明,激光原位铺放温度在400℃到420℃、铺放压力在220 N左右时,PEEK基体的流动性较好,CF/PEEK粘接牢固,成型的复合材料具有优异的力学性能。     

模压工艺参数对热塑性PF/CF复合材料力学性能的影响

采用浓硝酸对短切碳纤维(CF)进行表面氧化处理,利用模压法制备了热塑性酚醛树脂(PF)/CF复合材料,讨论了成型温度和保压时间等模压工艺参数对复合材料力学性能的影响。结果表明,无论保压时间和CF含量如何变化,成型温度为170℃时的复合材料弯曲强度和缺口冲击强度总体上均比成型温度为150和160℃时的高,且在成型温度为170℃的条件下,不同CF含量的复合材料力学性能在保压时间为15 min时出现最大值的次数最多。据此,确定了短切CF质量分数在5%~25%范围内的热塑性PF/CF复合材料模压成型最佳工艺参数为成型温度170℃、保压时间15 min。     

PEEK层间增韧碳纤维环氧树脂基复合材料的性能研究

为了改善碳纤维/环氧树脂(CF/EP)层合板层间断裂韧性较差的问题,采用预浸料层间涂层和模压工艺制备聚醚醚酮(PEEK)层间增韧CF/EP层合板。探究PEEK含量对CF/EP层合板Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度的影响。结果表明:PEEK的加入有效提高CF/EP层合板的Ⅱ型层间断裂韧性和冲击强度。当PEEK含量为2%,层合板的断裂韧性和冲击强度分别达到1 253 J/m²和259 kJ/m²,与纯层合板相比分别提高61.5%和32.8%。实验分析PEEK增韧机理,为研究高附加值复合材料产品提供参考。     

CF增强PEEK/Cu复合材料的制备与性能

采用模压法制备碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)/Cu复合材料,研究了CF等离子处理时间、CF用量和热处理工艺对PEEK/Cu/CF复合材料力学性能的影响。结果表明:随着未处理CF用量增加,PEEK/Cu/CF复合材料的力学性能逐渐下降;当CF等离子处理时间小于等于4 min时,PEEK/Cu/CF复合材料的拉伸强度和冲击强度随处理时间增加而提高;等离子处理4 min,随CF用量的增加,PEEK/Cu/CF复合材料的拉伸强度提高,但其冲击强度下降。与未处理的复合材料相比,热处理Ⅱ和Ⅲ这2种处理工艺的复合材料结晶度和熔点均提高,且热处理Ⅲ的提高幅度大于热处理Ⅱ的。     

玻璃纤维增强PEEK复合材料成型工艺研究

本文初步探索了玻璃纤维增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料的成型工艺．通过力学性能、微观形貌分析等试验,探索了不同工艺参数对玻璃纤维增强PEEK复合材料性能的影响,进而制定了复合材料较优的成型工艺参数．其成型工艺参数包括冷却速度、成型压力、成型温度、保温时间．     

注塑工艺对碳纤维增强聚酰胺10T复合材料力学性能的影响

以高温聚酰胺10T(PA10T)为基体,制备碳纤维增强聚酰胺10T复合材料（PA10T/CF）,研究复合材料注射成型的工艺参数对复合材料力学性能的影响。通过对复合材料的纤维保留长度进行分析,得到最佳平均保留长度为295μm,同时得到优化的注塑工艺参数为注塑温度330℃,注塑压力50%（注射压力最大值的50%）,注射速率70%（注射速率最大值的70%）,保压压力50 MPa,模具温度30℃。分析扫描电子显微镜（SEM）表征结果可知,不同纤维含量的PA10T/CF复合材料采用优化工艺参数成型时,其样品断面呈韧性断裂且CF均匀良好地分散。     

碳纤维增强聚醚醚酮的非等温结晶行为与力学性能

利用聚酰亚胺(PI)作为碳纤维(CF)界面改性剂,制备了界面改性碳纤维增强聚醚醚酮(MCF/PEEK)复合材料。采用差示扫描量热仪(DSC)讨论了CF及其界面改性对PEEK非等温结晶行为的影响机制与作用规律,并基于莫志深法研究了MCF/PEEK的非等温结晶动力学;借助DSC和小角X射线散射仪(SAXS)表征不同降温速率下PEEK基体的结晶结构,采用万能试验机评价了MCF/PEEK的力学性能。结果发现:CF对PEEK的结晶有较为明显的异相成核促进作用,经过PI界面改性之后成核作用有所下降,但结晶行为仍较纯PEEK更容易发生,整体结晶速率更快;随冷却速率的增大,基体结晶度、片晶厚度与长周期均减小,MCF/PEEK的拉伸强度与模量也显著减小,层间断裂韧性提高。     

长玻璃纤维增强聚丙烯复合材料热模压成型工艺的研究

为了提高LGFRP模压制品的基本力学性能及其性能的稳定性,把热模压成型过程细分为预热工序、模压工序和成型操作三个部分,分别对应片材加热温度、保温时间、成型压力、模具温度、保压时间、坯料转移时间以及模压排气次数七个热模压成型工艺参数,运用正交试验和单因素试验方法,分析和讨论了各工艺参数对LGFRP复合材料热模压件力学性能的影响,并优化出了较佳的工艺参数组合。结果表明,工艺参数对力学性能的影响度大小受工艺条件的影响,并且细化成型工艺可提高LGFRP热模压制品的力学性能与热模压工艺的稳定性。     

AKD改性杨木粉/PLA复合材料模压工艺与性能

以杨木粉和聚乳酸为原料,利用烷基烯酮二聚体(AKD)对杨木粉进行表面改性处理,通过模压成型工艺制备了杨木粉/聚乳酸(PLA)复合材料。以模压温度、模压压力和保压时间为正交实验因素,将复合材料力学弯曲性能和冲击强度作为评价指标,分析了模压成型工艺对复合材料力学性能的影响;在此基础上分析了AKD含量对杨木粉/PLA复合材料力学性能和吸水性能的影响。结果表明,模压工艺对复合材料力学性能的影响程度依次为模压温度、模压压力、保压时间;当模压温度为170℃、模压压力为4 MPa、保压时间为6 min/次、5次保压、AKD含量为2%～3%时,制备的杨木粉/聚乳酸复合材料力学性能和吸水性能较好。     

基于FBG传感器的CF/GF混杂复合材料界面变形研究

利用FBG传感器对采用真空导入模塑工艺制作的CF/GF(Carbon Fiber/Glass Fiber)混杂复合材料在固化成型过程中以及成型后的界面性能进行了检测,此外,为了对比研究混杂复合材料的性能,还检测了CF/CF层和GF/GF层在成型和成型后的应变变化。结果显示:GF/GF、GF/CF和CF/CF复合材料的应变与温度之间存在良好的线性关系,且热膨胀系数的大小顺序为GF/GF层GF/CF层CF/CF层;FBG传感器监测CF/GF混杂复合材料热膨胀系数的转折温度与基体树脂的T_g值(79.09℃)相吻合;CF/GF混杂复合材料在20~120℃范围内升温、降温过程中未发生界面破坏。     

基于XFEM短纤维聚醚醚酮复合材料结构稳定性数值模拟分析

熔融沉积成型(FDM)制备短纤维增强聚合物复合材料成型技术日趋完善。采用FDM-3D挤压工艺制备了纤维含量为10%的短碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)增强的高性能聚醚醚酮复合材料,通过拉伸实验获取聚醚醚酮(PEEK)、碳纤维聚醚醚酮复合材料(CF/PEEK)以及玻璃纤维聚醚醚酮复合材料(GF/PEEK)试样应力-应变曲线。在此基础上,以单边缺口弯曲断裂试样为对象,基于扩展有限单元法(XFEM)建立三种材料的数值模拟模型,分别讨论了含初始裂纹缺陷和无预制裂纹状况下试样的结构稳定性。结果表明,在相同条件下CF/PEEK复合材料构件先于纯PEEK材料、GF/PEEK复合材料发生结构失效行为,且当构件中存在热裂纹的状况下,CF/PEEK复合材料构件更有可能发生断裂失效。     

PEEK抗静电复合材料表面电阻率均匀性的研究

研究了填料种类以及混合工艺对聚醚醚酮(PEEK)抗静电复合材料表面电阻率均匀性的影响。在此基础上,综合PEEK/CB(炭黑)复合材料与PEEK/CF(碳纤维)复合材料的优点制备了表面电阻率均匀、电阻率容易控制、力学性能良好的PEEK/CB/CF抗静电复合材料。     

芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料成型工艺研究

成型工艺直接影响复合材料的性能。本文考察了芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料模压成型工艺的预成型时间、模压温度、模压压强、模压时间等因素对复合材料拉伸强度的影响。结果表明,预成型时间4h,模压温度170℃,模压压强为4MPa,模压时间为30m in的工艺条件下可制备拉伸强度为35 MPa的芳纶短纤维/聚氨酯树脂复合材料。     

复合材料模压成型的工艺特性和影响因素分析

简述了聚合物基复合材料模压成型工艺特性,对模压成型的设备、预浸料、工装模具、工作环境条件等提出相应要求,着重对成型工艺过程中模压成型温度、压力、保温时间等工艺参数对复合材料制品性能影响做了分析,且简要介绍了复合材料模压制品可能出现的质量问题、产生原因、预防措施等内容。     

制动装置用碳纤维复合材料耐磨性能表征及影响研究

以环氧树脂和碳纤维为原料,采用模压成型工艺制备了汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度、固化温度和固化时间对碳纤维复合材料摩擦磨损性能的影响,并分析了其摩擦磨损机理。结果表明,当模压压力为10 MPa、加压温度为110℃、固化温度为140℃、固化时间为30 min时,汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料的摩擦系数较小,到达磨合期较短,具有良好的耐磨性能,为适宜的模压成型工艺。可以通过调整模压成型工艺参数,制备出耐磨性能良好的汽车防抱制动装置用碳纤维复合材料。     

聚醚醚酮/多壁碳纳米管复合材料的交流电性能及其等效电路分析

利用固体合金化方法,制备了不同质量比的聚醚醚酮(PEEK)/多壁碳纳米管(MWNT)复合材料,通过场发射扫描电镜观察了微观形貌;对比研究了缓冷和速冷模压成型复合材料的交流电性能参数;并基于等效电路模型进行了拟合分析.结果表明:固体合金化方法能实现MWNT在PEEK基体中的短切与良好分散,有利于导电网络的形成;PEEK/MWNT复合材料的交流电性能参数随频率和MWNT含量的变化而有规律地变化;速冷模压成型有效降低了材料的电阻和体系的逾渗阈值;PEEK/MWNT复合材料的导电性能越好,其拟合结果越理想.     

PEEK/CF复合材料的非等温结晶动力学研究

利用差示扫描量热仪(DSC)研究了聚醚醚酮(PEEK)和PEEK/碳纤维(CF)复合材料的非等温结晶行为,采用Avrami,Ozawa和Mo方程对PEEK/CF复合材料的非等温动力学进行分析,获得相关非等温动力学参数,并利用Kissinger方程计算其结晶活化能。结果表明:Avrami方程和Mo方程能很好描述PEEK/CF复合材料的非等温结晶过程;PEEK/CF复合材料的非等温结晶活化能为79.99kJ/mol。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料的液体成型及其性能研究

本文研究了不同温度下RIM145树脂的粘度和适用期,分析了不同温度下RIM145树脂和碳纤维单丝之间的浸润性;并以碳纤维单向布为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了碳纤维增强环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了复合材料的力学性能,对层间剪切试样剖断面形貌进行了SEM分析,并研究了使用VAP单向透气膜辅助真空灌注成型工艺对CF/EP复合材料厚制件灌注质量的影响。研究结果表明,RIM145树脂基体在50~70℃粘度低、适用期长且树脂与碳纤维单丝之间的浸润性良好,适用于CF/EP复合材料的真空辅助灌注成型工艺;灌注的CF/EP具有良好的力学性能,树脂和纤维具有中等粘结强度界面,采用VAP单向透气膜辅助真空辅助灌注成型工艺可降低CF/EP复合材料的孔隙率。