低成本中温固化湿法缠绕用树脂基体及其国产碳纤维复合材料

针对国产T700碳纤维、中温固化及湿法缠绕的特点,制备了一种适合国产T700碳纤维湿法缠绕用的低成本树脂基体,研究了树脂基体热性能、力学性能、使用期和成本,测试了该树脂基体与国产T700碳纤维制备的复合材料的力学性能。结果表明:该树脂体系耐热性良好且力学性能优异,适宜中温固化,粘度和使用期满足湿法缠绕工艺要求,成本降低超过65%;该树脂基体与国产T700碳纤维制备的复合材料力学性能优异,0°拉伸强度为1988.15 MPa,0°压缩强度为821.02 MPa,弯曲强度为1839.94 MPa,剪切强度为89.51 MPa。     

碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

以TDE-85树脂和AFG-90树脂为主体树脂,混合芳香胺为固化剂,研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法缠绕成型的树脂配方。结果表明,该树脂的黏度低(＜550 mPa·s)、适用期长,其浇铸体具有优异的力学性能,其拉伸强度为107 MPa,拉伸模量为4．09 GPa,弯曲强度为161 MPa,弯曲模量为3．88 GPa,断裂伸长率超过6%。用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面粘接好,NOL环层间剪切强度达到66．8 MPa,拉伸强度达到2．44 GPa。     

碳纤维缠绕成型用环氧树脂体系研究

以甲基四氢苯酐、聚己内酯三醇和DMP-30制备了改性甲基四氢苯酐G920。将双酚A环氧树脂CYD-128、聚氨酯改性环氧树脂CYD-133、1,4-丁二醇二缩水甘油醚CYD-622和G920混合制得浇注体及碳纤维复合材料NOL环。采用粘度和力学性能测试、示差扫描量热分析、热重分析及扫描电镜分析对材料的性能进行了研究。结果表明,该树脂体系的粘度和适用期满足湿法缠绕成型工艺要求,浇铸体具有优异的耐热性能与力学性能,其制备的T-700碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2 500 MPa,层间剪切强度达到69.9 MPa,具有优异的界面性能和强度保持率,适合T-700碳纤维的湿法缠绕成型。     

碳纤维湿法缠绕用高模量高韧性环氧树脂基体

设计了一系列针对碳纤维湿法缠绕的环氧树脂基体,测试了树脂浇注体及其复合材料的力学性能和热机械性能,研究了树脂基体对碳纤维复合材料界面性能的影响.试验结果表明,对韧性树脂体系,树脂基体的模量是发挥纤维强度的关键因素,模量的提升将大幅提高复合材料的综合性能.经复配和优化的树脂体系兼具高模量和高韧性,其T700碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2480MPa,T800碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2780MPa,玻璃化温度(Tg)超过200℃,具有优异的界面性能和耐热性能.     

碳纤维湿法缠绕环氧复合材料在西安问世

<正>最近西安航天复合材料研究所以TDE-85和AFG-90为主体树脂,混合芳香胺为固化剂,研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法缠绕成型的树脂配方。据专家介绍,该树脂的黏度低、适用期长,其浇铸体具有优异的力学性能,用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面黏结性好,NOL环层间剪切强度达到66.8MPa,拉伸强度达到2.44GPa。     

一种回转体类构件用中低温固化环氧树脂体系研究

采用等温黏度实验和浇铸体力学性能测试来优选自制改性固化剂CUR–1的配比,通过不同升温速率下的固化过程差示扫描量热并对固化物进行傅立叶变换红外光谱分析,确定了体系的固化制度,研制出一种适用于发动机壳体或结构复杂的回转体类结构件的碳纤维湿法缠绕树脂基复合材料的中低温固化环氧树脂体系,用湿法缠绕工艺制作单向纤维缠绕成型复合材料环(NOL环)并进行了性能测试。结果表明:当CUR–1的含量为15份时,树脂体系具有适于湿法缠绕工艺的黏度和使用期,树脂可在80℃完全固化,同时浇铸体拉伸强度为84 MPa,拉伸弹性模量为3.8 GPa,断裂伸长率为5.4%,热变形温度为131℃。该树脂体系与纤维粘结性好,NOL环力学性能高,NOL环拉伸强度为2 451 MPa,拉伸弹性模量为146 GPa,层剪切强度为55 MPa。     

碳纤维缠绕成型用高性能环氧树脂基体的研究

为了满足高性能压力容器缠绕成型的要求,将海因环氧树脂MHR-070和环氧树脂TDE-85以一定比例混合,加入自配的低粘度液体固化剂和稀释剂,得到了一种适用于缠绕成型的树脂体系。实验表明:该树脂体系在25℃时的粘度为609m Pa·s,适用期大于8h,其树脂浇注体的拉伸强度和模量分别为93.5MPa和2.7GPa,玻璃化转变温度为197.5℃。以T700碳纤维为增强材料制成的复合材料单向板和NOL环具有优异的力学性能。     

电子束固化碳纤维缠绕复合材料性能研究

结合压力容器缠绕成型工艺,研究了电子束固化树脂体系的工艺性能、固化参数及力、热性能;在国内首次采用电子束固化技术制备了T700碳纤维复合材料压力容器并通过水压试验验证。试验结果表明:电子束固化环氧体系(EB-1)具有较好的工艺性能和力学性能,耐热性能优良,达到191. 4℃;采用电子束固化工艺制备的T700碳纤维/EB-1复合材料NOL环的拉伸强度为2020 MPa,层间剪切强度为68. 9 MPa;制备的150 mm压力容器的特性系数PV/Wc为44 km,达到了目前同类热固化复合材料的水平,固化周期仅为热固化复合材料的1/15。     

NOL环层间剪切强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响

为研究影响碳纤维湿法缠绕复合材料性能的因素,通过国内外T700S级碳纤维表面状态、NOL环及φ150容器的性能试验,研究了NOL环层剪强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响。结果表明,T700S级干喷湿纺碳纤维φ150mm容器爆破性能与复合材料NOL环层剪强度相关,层剪强度越高,其φ150mm容器爆破性能越低。     

芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕工艺研究

在综合考虑力学性能、耐热性能、浸润性能以及工艺性能的基础上,研制了一种适用于芳纶Ⅲ纤维湿法缠绕的基体配方。实验结果表明,该配方35℃下的初始黏度低(430mPa·s),适用期长(≥8h),完全满足湿法缠绕要求。配方浇铸体拉伸强度、延伸率和弯曲强度分别为88.8MPa、3.23%和142.8MPa,马丁耐热温度为155.1℃,玻璃化转变温度为171.5℃。用其制备的芳纶Ⅲ纤维复合材料NOL环层间剪切强度、拉伸强度和模量分别达51.3MPa、2102MPa和96.1GPa,Φ150mm容器的容器特性系数平均值和纤维强度转化率平均值分别为34.8km和68.9%,均可达到干法缠绕成型的芳纶Ⅲ/R04复合材料性能水平。     

湿法缠绕苯并噁嗪/碳纤维复合材料的性能

分析了3种环氧树脂改性苯并噁嗪(BZ)树脂固化体系的黏温特性、凝胶时间、浇铸体力学性能等,从而优选出一种适用于湿法缠绕且具有优异性能的树脂体系,其由100份BZ树脂预聚体,10份混合环氧树脂,5份芳香胺类固化剂组成。以该树脂体系为基体,利用湿法缠绕工艺制备了NOL环,探究了缠绕张力对NOL环力学性能的影响;在较优缠绕张力下,制备了内径150mm标准压力容器,并进行了相关性能测试。结果表明,优选的树脂体系具有优异的黏温特性,适用期超过8h,浇铸体具有较好的力学性能(如拉伸强度达到78MPa,拉伸弹性模量达到4.56GPa),拉伸断裂面出现些许韧窝;随着缠绕张力的增大,NOL环的拉伸及层间剪切强度先增大后减小,当缠绕张力为10N时,拉伸强度达到2 680MPa,层间剪切强度达到66MPa,且高温条件下(160℃),拉伸与层间剪切强度保持率均超过85%;在较优缠绕张力(10N)下,压力容器的特征系数为41.3km,纤维强度转化率达到89.1%,基本发挥了碳纤维的力学性能。     

基于NOL环的高性能纤维与环氧树脂的匹配性研究

纤维与树脂的界面对复合材料的整体力学性能有着显著的影响。基于NOL环的宏观力学测试一般被用来反映复合材料的界面粘结性能,因此适用于评价纤维与树脂之间的宏观力学性能匹配性。为了探究高性能碳纤维T700SC、T800HB及高强玻璃纤维与环氧树脂的宏观力学性能匹配性,本研究首先根据GB/T 1458—2008国家标准制备NOL环试样,再借助NOL环的拉伸和层间剪切强度测试分析了高性能纤维与环氧树脂不同匹配组合宏观力学性能差异的原因,并寻找出最佳匹配组合。结果表明:玻璃纤维与环氧树脂的界面存在最佳的粘结强度,而且不同粘结强度导致拉伸强度和破坏机理不同,而碳纤维复合材料界面性能较差,容易分层破坏;T800HB与环氧树脂的宏观力学匹配性优于T700SC,环氧树脂力学性能、碳纤维的表面微观结构与性质以及环氧树脂与碳纤维之间的相互作用关系是影响界面粘结性能的根本原因。该研究在高性能纤维单向复合材料的材料选择与设计方面具有现实意义。     

国产高强高模PAN基碳纤维预浸料的制备及性能研究

以国产CNI QM55高强高模聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、氰酸酯树脂为原料,利用热熔法制备高强高模PAN基碳纤维预浸料,通过纤维面密度、树脂含量、挥发分含量等来评价预浸料的物理性能,结合单向板的微观形貌与层间剪切强度分析单向板的界面结合性能,并对预浸料铺制单向板的力学性能进行表征。结果表明：CNI QM55碳纤维预浸料的纤维面密度为145 g/m²,树脂质量分数为35.5%,挥发分质量分数为0.164%,预浸料的物理性能满足复合材料的性能要求;以CNI QM55碳纤维预浸料制备的单向板0°拉伸强度为2 429 MPa, 0°拉伸模量为328.4 GPa,弯曲强度为1 171 MPa,弯曲模量为280 GPa,压缩强度为783 MPa,压缩模量为257 GPa,层间剪切强度为65.2 MPa,具有较好的界面黏接性能和力学性能,可满足加工应用要求。     

新型含硅聚三唑树脂及其复合材料的制备与性能

通过格式试剂法合成了低分子量的含硅芳炔(LPSA),并以LPSA和二叠氮(A2)为原料制备出加工性能较好的新型含硅聚三唑树脂(Si-PTA树脂),采用模压方法制备了单向T700碳纤维/Si-PTA树脂复合材料。用FT-IR、流变、DSC、DMA、TGA等分析测试方法表征了Si-PTA树脂及其固化物的结构与性能,研究了炔基和叠氮基团配比对树脂热性能的影响,测定了复合材料的力学性能。结果表明,Si-PTA树脂可以在80℃下固化,固化后树脂的玻璃化温度(Tg)能达到310℃,在氮气气氛中的5%热失重温度(Td5)在340℃以上。单向T700碳纤维/Si-PTA树脂复合材料常温下弯曲强度为1622MPa,弯曲模量为132GPa,层间剪切强度为58.2MPa,200℃下弯曲强度保留率为70.8%。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

研究了WBS-3环氧树脂固化体系的反应特性,分析了该固化体系浇铸体的性能;并以碳纤维(T-700S)为增强材料,采用手糊成型螺栓加压工艺制备了WBS-3/T-700S复合材料,研究了复合材料的常温力学性能、高温力学性能、水煮后力学性能和动态力学性能,并对弯曲断面进行分析。研究结果表明,WBS-3树脂基体黏度低、适用期长且韧性好,适合于手糊成型、缠绕成型等低成本制造工艺;由此制得的WBS-3/T-700S复合材料具有优良的力学性能和耐高温性能,其弯曲强度为1434MPa,拉伸强度为1972MPa,剪切强度为76.1MPa,玻璃化温度(Tg)超过210℃;该WBS-3/T-700S复合材料具有很好的界面粘接性(树脂对纤维的浸润性良好)、较低的空隙率且纤维分布均匀。     

国产T700碳纤维用环氧树脂及其复合材料性能研究

本文针对国产碳纤维特点研制一种新型改性环氧树脂配方,测试CCF700S碳纤维NOL环、单向板以及Ф150mm标准容器水压爆破,并对爆破后复合材料结合SEM对碳纤维的微观结构进行表征。试验结果表明,该改性环氧树脂体系与CCF700S碳纤维浸润性好,界面粘接能力强,力学性能优异,改性环氧树脂体系适用于CCF700S碳纤维湿法缠绕工艺。     

缠绕用低粘度高韧性环氧树脂体系性能研究

采用脂环族环氧树脂和双酚F环氧树脂为基体树脂,通过添加稀释剂、增韧剂、芳香胺型固化剂,制备了低粘度、高韧性环氧树脂体系,对该树脂体系的耐热性能及复合材料力学性能进行了研究。结果表明,在40℃时树脂体系粘度为230 mpa·s,操作时间大于8h,浇铸体玻璃化转变温度为132.1℃,拉伸强度为70.72MPa,断裂延伸率为3.09%。通过缠绕工艺制备了复合材料单向板,拉伸强度为2839.06MPa,弯曲强度为1609.49 MPa,力学性能优异。     

双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂及其复合材料

制备了一种新型的双马来酰亚胺改性氰酸酯树脂以提高这类树脂的耐热性,力学性能及成型工艺性。对合成的树脂作了流变分析,对其玻纤复合材料进行了力学性能测试和热失重分析,结果表明,当双马树脂达到改性氰酸酯树脂的质量分数的37.5%时,新型改性氰酸酯树脂的5%热失重温度为432℃。改性氰酸酯基复合材料在常温条件下的拉伸强度为492.4 MPa,弯曲强度为526.3 MPa。在200℃时改性氰酸酯基复合材料的拉伸强度为357.3 MPa,弯曲强度为292.7 MPa。该树脂具有良好的加工性,耐热性,力学性能及高温力学保持性。     

碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂复合材料性能研究

分别采用热重分析(TGA)法、动态力学分析(DMA)法研究了碳纤维增强环氧改性氰酸酯树脂(CE/EP/CF)复合材料的热稳定性、耐热性及动态热力学性能,研究了此种复合材料强力环(NOL环)的力学性能。结果表明,CE/EP/CF复合材料具有优良的耐热性和热稳定性,玻璃化转变温度为226.33℃,NOL环层间剪切强度为48.7MPa。扫描电子显微镜(SEM)分析表明,CF与CE/EP树脂间的界面粘接良好。     

活性碳纳米管对T700 CF/环氧树脂复合材料性能影响

本文通过对多壁碳纳米管进行酸化、酰氯化和氨基化处理,然后与活性稀释剂进行预反应,制备出了一种具有反应活性的碳纳米管。将0.5wt%的活性碳纳米管分散到环氧树脂中,通过湿法缠绕工艺制备出T700碳纤维/环氧树脂多尺度复合材料NOL环。实验结果表明,活性碳纳米管的加入能够显著降低树脂的表面能而对黏度影响不大;同时复合材料NOL环的拉伸强度、模量、断裂伸长率和层间剪切强度分别提高了8.9%、12.2%、1.8%和17.0%;树脂与纤维的界面黏结得到明显改善;复合材料玻璃化转变温度提高了16℃。