碳纤维/聚三唑树脂复合材料的湿热老化行为

本文研究了碳纤维/聚三唑树脂复合材料(T700/PTA)在80℃、相对湿度98%条件下的湿热老化行为。分别采用静态力学性能测试、吸湿称重、动态热机械分析、扫描电子显微镜观察等手段考察了复合材料在湿热条件下的力学性能变化、吸湿特性和形貌变化;利用半经验数学模型对复合材料进行强度拟合和寿命预测。结果表明,复合材料的弯曲强度、层间剪切强度受湿热影响显著,尤其在老化初期;复合材料吸湿第一阶段符合Fick扩散定律,扩散系数D=1.129×10-6mm2/s;吸湿后试样的动态热机械分析谱图上出现两个转变,干燥后次级转变消失;湿热老化后,纤维与树脂基体之间的界面作用减弱;利用数学模型预测复合材料弯曲强度保留率为50%时的老化寿命为33600h,T700/PTA复合材料具有优良的耐湿热老化性能。     

苯氧树脂增韧自行车轮圈用环氧树脂体系性能研究

添加不同含量的苯氧树脂增韧剂和助剂,开发了一种自行车轮圈用耐高温环氧树脂体系。考察了树脂体系浇注体的力学性能及其复合材料层压板的干态和湿态动态力学性能、层间剪切性能和弯曲性能。研究结果表明:增韧剂含量为15%时,其浇注体的拉伸强度为79.6 MPa,断裂伸长率为3.25%,弯曲强度为148.5 MPa,压缩强度为170 MPa;其层压板层间剪切强度为86 MPa,弯曲强度为1 575 MPa,干态玻璃化转变温度为261℃,水浸35 d后玻璃化转变温度为233℃;在一定温度区间层压板干/湿态层间剪切强度及干态弯曲强度与温度呈现线性负相关关系。所制备的TR1219G/T700材料体系,可用于复合材料自行车轮圈的研发与生产。     

改性双马树脂/碳纤维复合材料体系耐湿热性能研究

对5428/T700复合材料的吸湿率、不同吸湿条件下的玻璃化转变温度及高温湿态力学性能进行了研究。结果表明,5428/T700体系具有较低的吸湿率,经70℃去离子水水煮72 h,吸湿率为0.5%,饱和吸湿率(水煮360 h)为0.8%。而且随着复合材料吸湿量的增加,其Tg下降缓慢;5428/T700复合材料在干态170℃下的弯曲性能和层间剪切性能保持率在70%以上,在湿态150℃下的弯曲性能和层间剪切性能保持率在50%以上;5428/T700复合材料在湿态150℃下的开孔压缩强度保持率在80%以上。     

湿热老化对PBO/T700层间混杂复合材料力学性能的影响

分别利用材料万能试验机和DMA研究了湿热老化时间对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,在湿热环境下加速老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量并未发生明显变化;压缩强度和层间剪切强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为14.4%和9.5%;湿热老化使得PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性有所提高,当老化时间为30d时,混杂复合材料的T_g从127.6℃升高到136.3℃,随着老化时间进一步延长,混杂复合材料的T_g降低,E'和E″向低温方向移动,表明混杂复合材料的耐热性又开始下降。     

酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的制备及性能

利用聚对苯撑苯并双恶唑(PBO)纤维与酚醛树脂制备先进复合材料,研究该单向复合材料的层间剪切性能、弯曲性能、冲击性能和动态力学性能,并分析该复合材料的吸湿脱湿行为和热氧老化行为.酚醛树脂/PBO纤维单向复合材料的层间剪切强度为21.25 MPa,弯曲强度为439.53 MPa,弯曲弹性模量为50.11GPa.     

聚酰亚胺纤维增强环氧树脂结构透波复合材料的性能研究及机制分析

选择聚酰亚胺纤维和环氧树脂,采用热熔法制备出了聚酰亚胺/环氧结构透波复合材料。通过傅里叶变换红外光谱、吸湿率、力学性能、介电性能、湿热老化性能以及扫描电子显微镜等表征手段,研究了聚酰亚胺/环氧结构透波复合材料的结构透波性能和耐湿热环境性能。研究结果表明：聚酰亚胺纤维中刚性共轭结构赋予了聚酰亚胺纤维复合材料良好的透波性能和耐湿热性能,但是与石英纤维增强环氧树脂复合材料相比,聚酰亚胺纤维增强环氧树脂结构透波复合材料仍存在着压缩强度、弯曲强度与层间剪切强度低、吸湿率高的问题;力学性能破坏模式分析结果显示,聚酰亚胺纤维同时存在有机纤维的吸湿、压缩强度低、纤维/树脂界面结合差的问题。     

两种T700碳纤维表面特性及其复合材料界面性能

分别用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)以及接触角测量仪分析了国产MT700C碳纤维和东丽T700SC两种碳纤维的表面微结构、表面化学特性以及与树脂的浸润性,并对其环氧树脂复合材料MT700C/603和T700SC/603在干态和湿态下的界面性能进行了研究。结果表明,MT700C碳纤维表面O/C比和活性碳原子含量比T700SC碳纤维高,并且表面具有明显的沟槽,因此MT700C与树脂的浸润性好于T700SC碳纤维,可以与603树脂形成具有良好界面粘结的MT700C/603复合材料。在室温干态条件下,MT700C/603复合材料的层间剪切强度(ILSS)大于T700SC/603复合材料。但是在湿热老化环境中,T700SC/603复合材料最终的剪切强度保留率大于MT700C/603复合材料。     

玻纤增强环氧树脂复合材料的酸雨循环老化性能与机理

针对潮湿和酸雨多发地域的航空器复合材料老化问题,模拟酸雨和湿热(普通热水)环境,研究了单向玻纤增强环氧树脂复合材料(UGFREC)在酸雨和湿热环境下的吸湿-干燥循环老化行为;分析了不同循环次数下的UGFREC的吸水动力学;采用力学测试装置、热力学分析装置和扫描电镜,分别表征酸雨和湿热循环老化前后UGFREC的弯曲性能、层间剪切性能、冲击强度、动态粘弹性、玻璃化转变温度和冲击破坏形貌;初步给出反映酸雨和湿热循环过程中基体树脂与纤维间的界面应力变化模型。     

湿法缠绕成型T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料力学性能研究

研究了湿法缠绕成型的T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环及单向板力学性能。测试了树脂配方的粘度-温度特性,T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环的拉伸及剪切性能,采用SEM对NOL环拉伸试样破坏形貌进行了观察。测试了T700碳纤维/氰酸酯树脂单向板复合材料的常温拉伸性能、弯曲性能、层间剪切性能和高温弯曲性能。结果表明,树脂配方在25℃下的粘度为800 cps,可以直接在室温条件下用于复合材料湿法缠绕成型,并具有充分的使用期。NOL环的拉伸强度为2220 MPa,剪切强度为56. 8 MPa,树脂基体对碳纤维具有良好的浸润性,能够较好地发挥出碳纤维的高强度特性。T700碳纤维氰酸酯树脂单向板复合材料的高温力学性能优异,200℃下弯曲强度保留率高达60. 4%,250℃下弯曲强度保留率高达45. 0%。     

湿热循环对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构性能影响的研究

通过对PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构进行湿热处理,测定夹层复合材料的吸湿、脱湿曲线,研究湿热对夹层复合材料的吸湿性能的影响,同时对湿热循环处理前后的夹层复合材料试样进行力学性能和介电性能的测试,以研究湿热循环对两种PMI泡沫/3218-1环氧树脂夹层结构的吸湿性能、力学性能及介电性能的影响。     

热空气老化对PBO/T700层间混杂复合材料力学性能的影响

分别利用材料万能试验机和DMA研究了热空气老化对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学行为的影响。静态力学性能测试结果表明,经热空气老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和压缩强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为12.7%和6.9%,拉伸模量从126 GPa增大到145 GPa,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度变化较小。DMA测试结果表明,热空气老化使PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性和刚性提高,随着老化时间的增加,E'向低温方向移动,E″向高温方向移动,说明复合材料的耐热性和刚性又开始下降。     

混杂纤维增强环氧树脂复合材料电缆芯湿热老化性能研究

高温高湿条件下对玻璃纤维/碳纤维混杂增强环氧树脂复合材料电缆芯进行加速湿热老化试验,比较了两种直径的复合材料电缆芯在相同老化条件下的力学性能,并从微观角度分析了湿热老化后力学性能下降的原因。结果表明,该复合材料电缆芯耐湿热老化性能较好,在80℃及RH95%下老化1750h后其弯曲强度保留率大于65%,层间剪切强度保留率大于58%。     

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料耐湿热性能

采用改性双马来酰亚胺树脂与碳纤维制备了耐热及耐湿热性能优异的复合材料。通过红外光谱分析、不同温度下力学性能测试及动态力学性能测试分析等,考察了该复合材料耐热及耐湿热性能;从吸湿特性、物理、化学特性及热应力等方面分析了湿热处理前、后复合材料高温环境下力学性能衰减机理。结果表明,复合材料吸湿初始阶段符合Fick第二定律,平衡吸湿率为0.97%~1.32%;湿热处理对复合材料基体化学结构和玻璃化转变温度基本无影响;界面处不断增大的热应力削弱界面结合强度,这是高温环境下力学性能下降的关键因素;与国内外同类复合材料相比,该复合材料湿热处理前、后在高温下弯曲性能和层间剪切强度保持率较高,耐热及耐湿热性能出众。     

T700碳纤维复合材料耐湿热老化研究

选用TDE-85和E-51作为主体树脂,制备了一种T700碳纤维复合材料,并对这种复合材料进行耐湿热老化研究,分别测定其抗剪切强度、抗拉伸强度及模量和玻璃化转变温度随老化时间的变化值。结果表明,该T700碳纤维复合材料耐湿热老化性能较好,其力学性能在2 000 h的老化过程中变化不太大,但是其玻璃化转变温度值降低很多。     

湿热老化对石英纤维/聚酰亚胺复合材料力学和介电性能影响研究

本文考察了湿热老化对QW220/902(石英纤维/聚酰亚胺)树脂基复合材料力学和介电性能的影响。研究结果表明:复合材料在80℃下经48 h水煮处理后,由于水分子浸入引起界面脱粘,各项力学性能略有下降,300℃下的层间剪切强度保持率为86.48%,但是其他力学性能保持率仍超过90%;水煮处理后复合材料的介电性能发生明显下降,但是经100℃真空干燥除去水分后,材料的介电性能可以得到基本保持,表明QW220/902复合材料具有良好的抗湿热老化性能,可以作为结构/透波一体化材料,具有很好的应用前景。     

航空用国产碳纤维/聚酰亚胺复合材料耐环境老化性能北大核心CSCD

选用国产T800级碳纤维和聚酰亚胺(PI)树脂通过RTM工艺制备了聚酰亚胺复合材料。采用酸性盐雾、湿热环境对复合材料进行老化处理,另外采用润滑油、燃油、蒸馏水、人工海水常温浸泡复合材料1000 h,研究复合材料的耐热及典型力学性能变化。结果表明:酸性盐雾处理后材料的弯曲和层剪性能小幅降低,开孔拉伸性能无变化,开孔压缩性能显著降低,耐热性能轻微降低。湿热处理对开孔拉伸性能无影响,开孔压缩性能及耐热性能轻微降低。液体浸泡后复合材料的面内剪切强度和模量均有所降低,对室温面内剪切性能的影响大于高温性能,层间剪切性能未明显降低,开孔压缩性能轻微下降。润滑油浸泡造成耐热性轻微降低,其余液体浸泡未造成耐热性下降。结合上述结果认为该聚酰亚胺复合材料的耐环境性能良好。     

改性热固性丁苯树脂复合材料的人造海水腐蚀老化行为

本文对改性热固性丁苯树脂(GPSB)复合材料进行了人造海水加速老化试验。研究了GPSB复合材料在人造海水中的吸湿特性和吸湿机理。采用红外光谱分析了材料树脂基体中的化学结构变化。采用电子万能试验机和动态机械分析仪考察了试验前后GPSB复合材料的静态和动态力学性能变化。结果表明,经人造海水老化50天,材料的弯曲强度和层间剪切强度的保留率分别为66.6%和55.3%,储能模量降低。电学性能研究表明,老化试验后,材料的介电性能得到保持。采用扫描电子显微镜观察了人造海水腐蚀前后复合材料界面形貌,发现GPSB复合材料的人造海水腐蚀老化主要发生在树脂和玻璃纤维的界面。     

树脂对碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料湿态弯曲特性影响

为了探究树脂基体对相同铺层方式下碳纤维/玻璃纤维层间混杂复合材料(碳/玻体积混杂比为1.86/1)干态、湿态(100℃水煮2 h)弯曲特性的影响,首先对环氧树脂和乙烯基树脂浇铸体试样分别开展了耐水性加速老化试验,并对两种树脂浇铸体试样在每个老化试验周期下分别开展剩余弯曲特性试验;然后对碳/玻层间混杂复合材料开展干、湿态弯曲试验。结果表明,无论是在常规试验(未经过老化)还是在各个老化试验周期,两种树脂浇铸体试样弯曲应力–位移曲线变化规律基本一致,但总体而言,环氧树脂浇铸体试样常规弯曲强度和各个阶段老化后弯曲强度均优于乙烯基树脂浇铸体试样;相同试验状态下,两种树脂基混杂复合材料试样湿态弯曲强度和弯曲弹性模量均较干态试样产生不同程度的降低,但环氧树脂基混杂复合材料试样在干、湿态环境下的弯曲性能均优于乙烯基树脂基混杂复合材料试样。     

不同双马树脂制备预浸料对复合材料单向板力学性能的影响

采用热熔预浸技术,对TR525型树脂和改性BMI型树脂制备了两种规格的东丽T700预浸料,测试了预浸料的物理性能,并且用DSC法测出了两种树脂的固化曲线,确定了树脂的固化制度。对东丽T700/TR525型预浸料和东丽T700/改性BMI型预浸料分别制备了复合材料单向板,对单向板力学性能进行了测试。结果表明,东丽T700/改性BMI型复合材料单向板0°拉伸强度、90°拉伸强度和层间剪切强度比东丽T700/TR525型复合材料单向板分别高出15.00%、87.39%和27.72%,达到了2391.22MPa、24.38MPa和84.86MPa。     

复合材料湿热老化行为研究及其耐久性预测

本文研究了湿热老化环境对复合材料吸湿性能的影响,分析了材料弯曲强度、弯曲模量随老化时间的变化关系.研究结果表明,在湿热老化初期,材料吸湿变化满足Fickian扩散定律,在湿热老化后期材料增重率出现偏离Fickian定律的现象;随湿热老化时间的增加,复合材料的弯曲强度、弯曲模量均有不同程度的下降,并且在湿热老化后期复合材料弯曲强度受界面性能的影响显著.建立了复合材料力学性能与湿热老化时间的定性/定量关系,在耐久性预测模型中引入界面参数的概念,拟合结果与实测值较为接近.