臭氧处理对石墨纤维复合材料性能的影响

为改善石墨纤维和氰酸酯树脂间的界面性能,利用臭氧处理技术对石墨纤维进行表面处理,并采用AFM、XPS和IR对处理前后的石墨纤维表面形貌和组成进行了分析,研究了臭氧处理对石墨纤维/氰酸酯复合材料层间剪切强度和弯曲强度的影响.实验结果表明:臭氧处理提高了碳纤维表面活性,从而改善了石墨纤维/氰酸酯复合材料的界面粘结性能,进而改善了复合材料的界面和力学性能.     

碳纤维复合材料空间反射镜制造技术研究进展

碳纤维复合材料(CFRP)具有比刚度高、热稳定性好,可设计性强等特点,成为轻量化反射镜制造的新型理想材料,特别适合大口径、高分辨率空间反射镜的制造。简单介绍空间光学反射镜的国内外研究应用的现状。根据反射镜的特点介绍了碳纤维复合材料的材料选择要求,以及国外常用碳纤维复合材料预浸料体系。碳纤维复合材料反射镜制造方法与传统光学材料反射镜的制造不同,一般采用高效、快速、制造成本低的复制工艺来实现。总结了碳纤维复合材料反射镜的复制工艺和反射镜复制精度的影响因素,影响因素包括复制模具、预浸料铺层、反射镜变形、纤维印痕现象、尺寸稳定性以及反射镜尺寸等,并对前五项影响因素提出相应的控制措施来减小影响程度。重点阐述了反射镜纤维印痕现象的成因和解决方法,以及控制尺寸稳定性的关键。     

氰酸酯／双马来酰亚胺／环氧树脂三元共聚物及性能研究

采用双马来酰亚胺和环氧树脂与氰酸酯共聚对氰酸酯树脂进行改性，用FTIR跟踪了其固化过程。性能测试表明，当BCE：BMI：EP为5：2：3时，其固化物的冲击强度达到了12．2kJ·cm^-2，韧性有较大的提高；改性树脂的耐热性随着EP含量的增加而下降，当EP含量为30％时，Tg为233．7℃；改性后的氰酸酯树脂在1MHz频率下的介电常数和介电损耗角正切都比纯CE的有所增加，但上涨的幅度较小，仍具有优异的介电性能；DMA分析表明，在瓦温度时，损耗因子和损耗模量达到最大值，其中，tanδmax为0．359。     

弯曲载荷下碳纤维/双马复合材料湿热特性实验研究

研究了碳纤维/双马复合材料单向层板在三点弯曲载荷作用下70℃水浸的湿热特性,测试分析了层板的吸湿量、玻璃化转变温度、弯曲性能及其破坏模式随湿热时间的变化,通过对比研究弯曲载荷作用和无外载荷条件下层板湿热性能的差异,探讨了应力对复合材料湿热行为的作用规律。结果表明：弯曲载荷作用下试样整体的吸湿规律、剩余弯曲性能等方面与未加载情况相比没有显著差异,但弯曲加载试样吸湿饱和前相同吸湿率时玻璃化转变温度下降更多;弯曲加载试样受压应力部分吸湿速度小于受拉应力部分,同时弯曲断口的扫描电镜照片显示,与未加载情况相比弯曲加载试样受拉应力部分树脂与纤维粘结较弱,说明应力会对复合材料湿热性能产生影响,并且不同方向应力的作用规律不同。     

EG/SSF/ABS复合材料的导电性能与力学性能

采用硅烷偶联剂（KH550）改性膨胀石墨（EG）和不锈钢纤维（SSF）,将表面处理前后的EG和SSF与丙烯晴-丁二烯-苯乙烯（ABS）树脂通过混炼挤出制备了复合材料,分析了EG、SSF含量及改性处理EG、SSF对复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明,随着EG含量增加,复合材料的体积电阻率逐渐下降,且变化规律符合＂渗滤效应＂;EG改性后,复合材料的体积电阻率减小,拉伸强度增大,冲击强度减小。改性EG含量保持20%不变,加入SSF后,复合材料的导电性能有较大提高;SSF改性后,复合材料的体积电阻率变大,拉伸强度和抗冲击强度均提高,当改性后SSF含量为16%时,体积电阻率为5190Ω.cm,拉伸强度和抗冲击强度分别为50.11MPa和2.1kJ/m2。     

氰酸酯／双马来酰亚胺树脂的增容改性研究

采用增容改性的思路，在共混树脂中加入小分子增容剂，通过减弱单体分子间结晶作用力的方法，改善双酚A型氰酸酯，4，4′-双马来酰亚胺基二苯甲烷（BADCy／BDM）共混体系的熔、溶工艺特性，得到了低熔点、能溶于丙酮等溶剂的改性树脂。随着BDM含量的变化，改性树脂在丙酮中的溶解性降低，熔点呈“V”字型变化，在n（BADCy）：n（BDM）=1：1时，出现最低溶点（45℃）。未固化树脂在较宽的温度范围内具有良好的稳定性，为树脂固化提供了较宽的工艺窗口。固化树脂在BDM含量为30％和40％时，呈现出两个玻璃化转变温度，而在50％含量时，只出现一个玻璃化转变温度。增容改性树脂的弯曲强度和冲击强度均高于纯氰酸酯树脂，且在BDM含量40％时出现最大值。     

UHMWPE纤维/碳纤维复合材料用改性环氧树脂的制备及性能

用甲基丙烯酸改性环氧树脂E-51制备了UHMWPE纤维/碳纤维复合材料用基体树脂,主要研究了反应时间和催化剂用量对改性环氧树脂及复合材料性能的影响。结果表明,当甲基丙烯酸与环氧树脂摩尔比为1.1∶1.0、催化剂二乙基胺用量为0.35%（质量分数）、反应温度为110℃时,改性反应6h所得改性环氧树脂与UHMWPE纤维/碳纤维的复合材料的性能较好。用FTIR、DMA、SEM对改性环氧树脂及复合材料的结构和性能进行了表征,甲基丙烯酸改性环氧树脂对UHMWPE和碳纤维具有较好的粘接性。     

纳米Si_3N_4/双马来酰亚胺/氰酸酯树脂复合材料的性能

双马来酰亚胺树脂预聚体改性的氰酸酯树脂(BMI/CE)具有良好的机械性能和热性能,是一种多功能复合材料树脂基体。本文研究了纳米Si3N4的含量对BMI/CE复合材料力学性能和摩擦学性能的影响,并通过扫描电镜和透射电镜分析了复合材料的增韧机理、磨损机理以及纳米Si3N4在基体中的分散性。结果表明:纳米Si3N4可显著改善复合材料的力学性能和摩擦学性能。当纳米Si3N4含量为3.0wt%时,复合材料的力学性能和摩擦学性能最好。相对于BMI/CE树脂基体,复合材料的冲击强度提高了36.0%,弯曲强度提高了21.8%,摩擦系数降低了25.0%,磨损率降低了77.9%。纳米Si3N4粒子可较好地分散在树脂基体中,起到均匀分散应力的作用,从而增强材料的韧性;BMI/CE树脂为塑性变形和粘着磨损,而纳米Si3N4含量为3.0wt%时复合材料为粘着磨损。     

紫外老化对碳纤维增强环氧树脂复合材料性能的影响

采用拉挤成型工艺制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并对其进行人工加速紫外老化实验,对不同老化时间的试样进行弯曲强度测试、冲击强度测试、动态热机械分析(DMA)。结果表明,紫外老化仅影响到受紫外辐射的碳纤维环氧复合材料最外层,使对外层性能敏感的力学性能下降;紫外老化使复合材料玻璃化转变温度(Tg)提高,老化前期提高幅度相对较大,后期变化不明显;随着老化时间的增加,受到紫外辐射的最外层碳纤维/环氧树脂界面受到一定程度削弱。     

激光烧蚀对石英/氰酸酯透波复合材料电性能的影响

研究激光烧蚀对石英/氰酸酯复合材料电性能的影响并揭示其影响机制,对极度恶劣热环境条件下石英/氰酸酯复合材料透波性能评估分析、热防护设计等具有重要意义。利用激光作为外热流加载手段,对石英/氰酸酯复合材料进行激光辐照烧蚀实验,对实验前后的介电常数进行了测试。为分析介电常数变化机制,对石英/氰酸酯复合材料激光烧蚀前后的表面产物进行了透射红外光谱、XRD测试,对实验后的石英/氰酸酯复合材料表面进行微观形貌观察,并对氰酸酯和石英纤维进行了热失重测试。结果表明：与初始状态相比,激光烧蚀后的石英/氰酸酯复合材料在7~18 GHz范围内的介电常数为6左右,增大近1倍。分析认为激光烧蚀对石英/氰酸酯复合材料电性能的影响机制为：在激光辐照作用下,材料吸收激光能量升温,使氰酸酯树脂基体发生热分解、裂解等变化,在表面原位生成具有导电能力和岛链状态的炭黑物质,致使发生烧蚀炭化石英/氰酸酯复合材料的介电常数增大,将增强对雷达波的吸收。同时烧蚀形成的粗糙表面状态和疏松状态对电磁波的反射、散射作用增强,可进一步削弱石英/氰酸酯复合材料的雷达波透射能。     

氰酸酯树脂改性的研究现状

介绍了氰酸酯树脂改性的几种方法,阐述了热固性树脂、热塑性树脂、橡胶弹性体、晶须等改性氰酸酯的研究现状及优缺点,并展望了氰酸酯树脂的研究方向。     

湿热环境下介质因素对CF/UPR复合材料的影响

研究了45℃几种介质环境中碳纤维/不饱和聚酯树脂(CF/UPR)复合材料的吸湿特性和静态力学性能的变化规律,对湿热老化前后CF/UPR复合材料进行了IR和SEM分析。结果表明,CF/UPR复合材料在5%NaCl和5%H2SO4的吸湿行为符合菲克第二定律,浸泡720h后,复合材料弯曲强度保留率均发生下降,且以碱性条件下的弯曲强度保留率下降最为严重;IR和SEM结果表明,湿热环境导致该复合材料发生基体的水解反应、界面脱粘以及基体塑化、溶胀并由此产生裂纹等缺陷。     

玻璃纤维复合材料板隔声性能的研究

选择树脂基玻璃纤维复合材料板,测量其辐射效率和损耗因子,研究纤维排布方式及纤维用量的影响,结果表明,纤维正交和单向铺设对玻璃纤维板辐射效率的影响基本相同,纤维的用量在10%~70%变化时,也没有明显的变化;对损耗因子的影响,在160~1000Hz范围内,单向玻纤复合材料板的阻尼比正交排布的低,而在2000~8000 Hz范围两者基本相同的。在中低频范围内,正交排布比单向排布对阻尼的影响更加显著。通过测试复合材料和金属铁的隔声量,在160~8000Hz范围内,玻璃纤维复合材料板没有出现隔声谷。提出纤维复合材料板中纵波波速公式,计算复合材料板的隔声量,与测量结果吻合良好。     

膨胀石墨/MnO2超级电容器电极材料中膨胀石墨的作用机制

采用一种简便的方法制备出了单相α-MnO₂和膨胀石墨(EG)/MnO₂复合物。实验结果表明EG/MnO₂复合物有着比单相α-MnO₂更高的比电容和更加优异的倍率性能。随后采用XRD、TG、EIS、BET等手段对复合材料中EG的作用机制进行了研究,结果发现在EG/MnO₂复合物中出现了δ相MnO₂(δ-MnO₂为层状结构,相较于α-MnO₂更加有利于离子的扩散和传输),δ-MnO₂大约占复合物总质量的30wt%,EG占3.4wt%。EG/MnO₂复合物的电荷转移电阻显著低于单相α-MnO₂。EG/MnO₂的比表面积为38.7 m²·g^-1,而单相α-MnO₂的比表面积只有21.6 m²·g^-1,更大的比表面积使材料与电解液接触更为充分,从而降低了电荷转移电阻。综上,复合材料中EG的作用机制是通过自身的层状结构诱导了MnO₂在其上沉积形成了层状的δ-MnO₂,同时抑制了MnO₂颗粒的生长,增加了颗粒与电解液的接触面积,降低了电荷转移电阻,从而增大了比电容,也提高了其倍率性能。     

石蜡/膨胀石墨复合相变储热材材料的性能研究

以石蜡为相变材料、膨胀石墨为支撑结构,利用膨胀石墨的多孔吸附特性,制备出了石蜡含量90%(质量分数)的石蜡/膨胀石墨复合相变储热材料.采用扫描电镜(SEM)、偏光显微镜(PM)、X射线衍射(XRD)及差示扫描量热分析(DSC)对复合相变储热材料的结构和性能进行了表征.结果表明,膨胀石墨吸附石蜡后仍然保持了原来疏松多孔的蠕虫状形态,石蜡被膨胀石墨微孔所吸附,在石蜡质量含量为90%时仍保持定型特性;复合相变储热材料没有形成新物质,其相变温度与石蜡相似,相变焓与基于复合材料中石蜡含量的相变焓计算值相当.     

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...     

石墨/树状大分子复合材料的分子动力学模拟

在COMPASS(Condensed-phase optimized molecular potentials for atomistic simulation studies)力场下, 对以氨(Amine)、 丁二胺(Butanediamine)为核的1代~3代(1G~3G)石墨/树状大分子纳米复合材料进行了分子动力学模拟(Molecular dynamics simulation)。介绍了复合体系的构建过程及分子动力学模拟细节, 从微观构形、 能量变化研究了正则系综(恒定的NVT)中6种插层复合物的稳定性及其机理, 最后利用径向分布函数(Radial distribution function)对能量变化结果进行了分析。结果表明, 当树状大分子体积较小时, 石墨层容易弯曲, 体系能量较高, 导致复合体系不稳定; 随着树状大分子代数的增加, 石墨层形变减小, 体系能量降低, 3代时树状大分子体系最稳定。      

掺石墨/碳纤维电磁屏蔽砂浆的研究

以石墨和碳纤维为电磁屏蔽功能基元材料,将其添加到砂浆中,部分取代砂浆中的砂,调节电磁屏蔽功能材料的含量,使砂浆对电磁波具有屏蔽和吸收功能。研究了电磁屏蔽功能基元材料含量对砂浆电磁屏蔽效能的影响。结果表明添加石墨和碳纤维电磁屏蔽功能基元材料的电磁屏蔽砂浆,在30～200MHz频率范围内,电磁屏蔽效能SE较大,随着频率增加,屏蔽效能SE迅速降低。在200MHz～1.8GHz频率范围内,电磁屏蔽效能SE值趋于平缓,屏蔽效能较低。在1.8GHz附近,碳纤维电磁屏蔽砂浆的SEmin最大,为10dB。     

玻璃钢约束阻尼复合结构的阻尼特性

以玻璃纤维增强树脂作为约束层主要材料、丁腈橡胶为阻尼层、钢板为基板制备约束阻尼复合结构, 运用动态黏弹谱仪和悬臂梁共振法, 研究温度、约束层刚度和阻尼层结构对约束阻尼复合结构减振效果的影响。结果表明:自由阻尼复合板的最大阻尼范围落在阻尼层的玻璃化转变区;玻璃钢约束层能将复合结构的阻尼拓展至阻尼层的高弹态区域, 增加阻尼层厚度可以提高约束复合板的阻尼性能;提高孔隙率同样有利于约束复合板阻尼性能提升;铝板约束层提升作用尤为显著, 然而在海洋环境、干湿交替等强腐蚀场合中, 铝板极易腐蚀而丧失约束功能, 因此在这类特殊场合下耐腐蚀的玻璃钢具有优势。      

石墨/聚丙烯复合板与碳纸间的接触电阻

应用模压工艺制备了质子交换膜燃料电池(PEMFC)用石墨/聚丙烯树脂复合板,研究了接触压力、聚丙烯树脂含量、熔融流体指数(MFI)和模压工艺条件对复合板与碳纸间接触电阻的影响.结果表明,复合板中石墨与碳纸间所形成的接触点数目是决定接触电阻大小的重要因素.接触压力的增大使石墨与碳纸间接触点的数目增大,导致接触电阻减小.而随着聚丙烯树脂含量的增加,接触电阻增大.随着MFI值的增大,模压压力的增大和模压温度的升高,接触电阻都缓慢增大.