RTM成型针刺预制体增强糠酮树脂烧蚀复合材料性能研究

以炭布/炭网胎叠层针刺预制体为增强体,糠酮树脂为基体,采用RTM工艺制备出表面质量良好的复合材料,对复合材料的力学及烧蚀性能进行测试分析.结果表明,制备的复合材料具有良好的力学性能特别是层间剪切强度,高达66.3MPa;氧-乙炔线烧蚀率为0.0368mm/s,质量烧蚀率为0.0865g/s,烧蚀性能较好.     

碳/碳坩埚预制体增强碳纤维缠绕轨迹研究

碳/碳坩埚作为当前直拉单晶硅炉的重要部件,其需求急剧增加。针对目前碳/碳坩埚预制体采用针刺成型效率低且纤维连续性差等不足,本文基于纤维缠绕技术对碳/碳坩埚预制体成型进行研究,确定了最佳纤维缠绕路径规律,建立了非测地线缠绕模式下的缠绕机丝嘴运动轨迹算法,通过对比不同的约束条件得到了最佳运动轨迹,最后通过反解落纱点坐标来进一步验证缠绕机丝嘴运动轨迹的合理性及正确性。结果表明,本文提出的碳/碳坩埚缠绕方法准确可靠,得到的缠绕机运动方程及规律满足碳/碳坩埚的绕制原理和可制造性,可为碳/碳坩埚的生产提供理论支撑。     

针刺石英纤维预制体增强石英陶瓷复合材料的制备研究

以针刺石英纤维预制体、硅溶胶等为原料,采用溶胶-凝胶的方法制备了石英纤维增强石英陶瓷复合材料。研究了热处理温度对纤维形貌和纤维布拉伸性能的影响以及烧结温度对复合材料弯曲强度的影响。结果表明:石英纤维预制体经丙酮浸泡烘干后,经450℃热处理2h,可以完全去除纤维表面的浸润剂;复合材料经450℃烧结2h,材料弯曲强度为78.5MPa,拉伸强度为31.8MPa,抗压强度为88.8MPa,可以达到天线罩材料力学性能的要求。     

玻纤增强酚醛注塑料的制备技术和性能

研究了玻纤增强酚醛注塑料制备过程中基质树脂的选择、固化作用与交联结构的控制及玻纤分散技术,考察了不同基质树脂制备的酚醛注塑料的固化成型结构形态和固化流变特性.进一步采用热固性与热塑性酚醛树脂相复配的基质树脂体系,经配方和制备工艺的优化,制备了高填充量玻纤增强酚醛注塑料.该注塑料具有良好的注塑成型性能,注塑制品具有高强度, 冲击强度达到4.3 kJ•m^-2,弯曲强度137.4 MPa,同时热变形温度为 245 ℃,阻燃性通过美国UL 94 V-0级认证,并具有优良的尺寸稳定性、电绝缘性能和低成本优势.     

混杂纤维增强酚醛注射制备换向器

介绍短切混杂纤维增强酚醛注射料注射民型汽车换向器的工艺和制品性能。     

玻纤增强酚醛泡沫的制备及性能研究

为了研究玻璃纤维长度及含量对酚醛泡沫性能的影响,分别将微米级玻纤粉、3mm短切玻纤和6mm短切玻纤按照一定比例添加到酚醛泡沫体系中,利用Instron万能材料试验机,分别测试玻纤增强酚醛泡沫的压缩、拉伸强度,并利用扫描电镜观察酚醛泡沫的微观形貌。结果表明,添加了12%的3mm短切玻纤增强酚醛泡沫压缩性能最好,其压缩强度比纯酚醛泡沫增加了38%;添加了8%的6mm短切玻纤增强酚醛泡沫拉伸性能最好,其拉伸强度比纯酚醛泡沫增加47%;添加了12%的3mm短切玻纤增强酚醛泡沫的阻燃性能最好,其极限氧指数为44.1。     

预制体浸渗法制备苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料

以苎麻纤维织物SiC陶瓷为生物模板,通过腐蚀、敏化、活化、施镀等工艺镀金属镍,后经高温真空环境熔渗金属Cu,制备出了苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料。通过物理性能、显微组织等测试分析,研究了镀镍时间对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明,镀镍时间超过30 min,随镀镍时间增加,苎麻纤维织物SiC预制体的密度增加、开口气孔率降低、体积密度变化不大;苎麻纤维织物SiC陶瓷独特有序的生物结构和金属镍层的存在共同改善了金属Cu的熔渗效果。     

预制体浸渗法制备苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料

以苎麻纤维织物SiC陶瓷为生物模板,通过腐蚀、敏化、活化、施镀等工艺镀金属镍,后经高温真空环境熔渗金属Cu,制备出了苎麻纤维织物SiC/Cu复合材料。通过物理性能、显微组织等测试分析,研究了镀镍时间对样品的各项性能和微观形貌的影响。结果表明,镀镍时间超过30 min,随镀镍时间增加,苎麻纤维织物SiC预制体的密度增加、开口气孔率降低、体积密度变化不大;苎麻纤维织物SiC陶瓷独特有序的生物结构和金属镍层的存在共同改善了金属Cu的熔渗效果。     

RTM成型石英/钡酚醛耐烧蚀复合材料及其性能研究

研究了适用于RTM工艺的钡酚醛树脂的固化性能和工艺性能,以此为指导,采用RTM工艺制备了石英/钡酚醛复合材料,并对其力学性能和烧蚀性能进行了测试和分析.结果表明,石英/钡酚醛复合材料具有较好的整体力学性能,氧-乙炔线烧蚀率为0.092mm·s-1,质量烧蚀率为0.0707g·s-1.     

RTM制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能分析

以环氧树脂为基体,短切玻璃纤维和玻璃纤维布为增强材料,通过RTM工艺制备了玻璃纤维增强环氧树脂(GF/EP)复合材料,并研究了RTM工艺制备玻璃纤维布增强环氧树脂(L-GF/EP)和短切玻璃纤维增强环氧树脂(S-GF/EP)复合材料的拉伸和弯曲性能,分析了开孔对两种复合材料拉伸性能的影响。结果表明:在拉伸过程中,开孔试样因孔边产生的应力集中,导致其拉伸强度与无孔试样相比下降了30%左右;玻纤铺层类型的不同对复合材料的力学性能具有显著影响;L-GF/EP复合材料内部结构完整,在载荷作用下,复合材料的弯曲断裂呈现一定的假塑性断裂模式,达到弯曲极限挠度值后,出现一定程度的回弹现象,其力学性能优于S-GF/EP复合材料。     

植物纤维增强阻燃酚醛泡沫的制备及性能研究

采用热处理杨木纤维和硅溶胶对酚醛泡沫（PF）进行增韧和阻燃改性,探究不同热处理方式对杨木纤维表面、热学性能及微观结构的影响,探究热处理杨木纤维、硅溶胶的添加量对PF性能的影响。结果表明：与未处理杨木纤维相比,碱热处理杨木纤维的最大质量损失速率的温度降低37℃,残炭率提高7.5%。与纯PF相比,只添加15%碱热处理杨木纤维的PF的压缩强度和冲击强度分别增加23 kPa和0.62 k J/m2,粉化率降低6.22%,LOI由25.66%降至23.11%,说明碱热处理植物纤维可以增强增韧PF,但降低PF的阻燃性能。继续添加20%的硅溶胶,PF的压缩强度和冲击强度进一步提高,粉化率降至5.59%,LOI提高至32.11%,说明硅溶胶可以进一步增韧增强PF,并改善植物纤维对PF燃烧性能的影响。     

三乙醇胺催化制备热固性酚醛预聚体的研究

酚醛树脂作为应用广泛的热固性树脂,其预聚体的固化温度以及固化物的分解温度对其使用范围有重要影响。使用三乙醇胺制备热固性酚醛预聚体,利用差示扫描量热分析(DSC)和热失重分析(TG)等分析手段,表征了不同三乙醇胺催化制备酚醛树脂的固化过程和热失重过程。DSC测试表明,用三乙醇胺催化合成酚醛预聚体,当催化剂用量较低时,随着催化剂用量的增加,预聚体的固化温度逐渐降低;但当催化剂用量超过19g时,预聚体的固化温度逐渐升高。TG测试表明,三乙醇胺催化制备酚醛预聚体,其固化产物的热稳定性均不理想,几乎随着温度的升高呈现线性的失重。     

玻璃纤维/芳纶纤维混杂增强酚醛泡沫的研究

利用玻璃纤维和芳纶纤维的混杂纤维增强酚醛泡沫,考察了玻璃纤维和芳纶纤维的混杂比对酚醛泡沫的压缩强度、弯曲强度和冲击强度的影响。结果表明,玻璃纤维能够大幅提高酚醛泡沫的压缩强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,压缩强度随着玻璃纤维所占的比重的增加而增大;芳纶纤维能够大幅提高酚醛泡沫的冲击强度,且在混杂纤维增强的酚醛泡沫中,冲击强度随着芳纶纤维所占的比重的增加而增大;玻璃纤维和芳纶纤维均可提高酚醛泡沫的弯曲强度,但当二者以1∶1（质量比,下同）的比例混杂增强酚醛泡沫时,复合酚醛泡沫的弯曲强度达到最大,此时出现了两种纤维最优的混杂协同效应。     

薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板制备研究

利用竹纤维、薄竹单板等短生长周期的可再生生物质资源制备了薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材。研究环氧AB胶、白胶、万能胶和塑料胶4种市场上常见粘合剂对复合板材的胶合强度和耐高温性能的影响,确定最佳粘合剂为环氧AB胶。对无纺布、玻璃纤维布、不锈钢丝网、天然麻纤维网格布、抗裂的确良等5种不同网格材料增强薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材的力学性能和尺寸稳定性进行了对比研究。结果表明,天然麻纤维网格布是最佳增强材料,与未用网格材料增强的薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材相比,其压缩强度提高5.55%,纵向弯曲强度提高26.28%,横向弯曲强度提高28.33%,冲击强度提高68.47%。且天然麻纤维网格布增强薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材性能基本达到JC/T 1051–2007铝箔面硬质酚醛泡沫夹芯板行业标准要求。     

Nomex纸蜂窝增强酚醛泡沫的制备及性能研究

本文以自制酚醛树脂发泡制备的酚醛泡沫为基体,Nomex纸蜂窝为增强体,采用特定的发泡制备工艺制得了Nomex纸蜂窝增强酚醛泡沫.通过对该材料微观形貌、力学性能和热性能的表征,初步探讨了材料基体和界面效应对其力学性能和隔热性能的影响.研究结果发现,填充了酚醛泡沫后,Nomex纸蜂窝增强酚醛泡沫的力学性能显著提高,导热系数显著降低.分析认为,良好的强结合界面保障了酚醛泡沫对Nomex纸蜂窝增强酚醛泡沫力学性能和隔热性能的贡献,该材料是一种综合性能较好的隔热、阻燃材料.     

新型炭纤维/泡沫炭预制体的制备及致密化研究

由炭纤维/酚醛树脂经过发泡、固化和炭化制备出4种不同炭纤维含量(3%,7%,10%和15%)的泡沫炭作为制备炭/炭复合材料新型预制体,通过等温化学气相沉积对预制体进行致密化处理。研究了炭纤维含量对预制体微观结构、致密化过程及力学性能的影响。结果表明:炭纤维含量增加,使预制体产生更多的微裂纹,并有更多的炭纤维裸露在泡沫炭韧带外,有助于提高化学气相沉积的沉积速率。炭纤维/泡沫炭预制体炭/炭复合材料压缩强度随着预制体中炭纤维含量的增加而增加,当炭纤维体积分数为10%时,压缩强度达到峰值,为43MPa。     

铝合金RTM模具制备设计研究

复合材料成型工艺中树脂传递模塑(RTM)成型已在航空航天、汽车等制造领域得到广泛应用。但由于传统钢制模具质量太大,限制了大型复合材料制件采用RTM成型工艺的发展。设计研究了采用铝合金制备RTM成型模具的减轻质量效果,分析了克服铝合金材质热膨胀系数对模具形变影响的解决方案。结果表明,铝合金模具减轻质量效果尤为明显,相较钢模减轻50%;通过减小模具型腔尺寸,提高注胶和脱模温度、设置必要的保护装置等方法,可克服铝合金热膨胀系数大、硬度低等缺陷;并且其成型出的制品表面光洁,内部无分层和脱胶现象,尺寸精度达到设计要求。     

软模辅助RTM制备舱段缩比件

本文以某型号舱段研制为背景,提出用软模辅助RTM整体成型复杂结构的复合材料构件,依据舱段结构特点,设计了缩比件,并用聚氨酯软模和硅橡胶软模分别成型了碳纤维/环氧复合材料缩比件。研究结果表明,硅橡胶软模和聚氨酯软模都可以成型出外形完整、尺寸准确的缩比件,硅橡胶软模的挤胶效果明显好于聚氨酯软模,但是总体上软模挤胶效果不是很明显,本文对此进行了分析讨论。实验表明,软模辅助RTM可以整体成型内部结构复杂的复合材料构件,本文还对今后的研究提出了设想。