环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺与应用

介绍了环氧树脂(EP)/碳纤维(CF)复合材料的特点及其应用;总结了EP/CF复合材料的成型工艺及每种成型工艺的优缺点。指出随着CF制备技术、表面处理技术,以及EP制备技术和固化工艺的发展,采用环保、简便、快捷且价廉的成型工艺生产性价比更高的EP/CF制品是EP/CF复合材料的发展方向。     

碳纤维复合材料用环氧树脂体系研究进展

介绍了碳纤维增强环氧树脂复合材料的优点及其主要成型工艺,在分析不同成型工艺对环氧树脂性能要求的基础上总结了研究热点。重点讨论了近年来预浸料、RTM、缠绕成型等工艺所用环氧树脂体系在力学性能、功能性及可加工性能方面的技术突破,并对未来碳纤维复合材料用环氧树脂体系的发展进行了展望。     

VARI液体成型复合材料机盖的数值模拟及工艺验证

针对复合材料机盖结构件进行了真空灌注(VARI)成型模拟,研究了不同注胶方案对注射时间的影响,以及导流网铺放和流道设计对树脂流动前锋和注胶过程的影响,优选出合理的注胶方式、导流网布局和流道设计,并进行工艺试验验证。结果表明,仿真模拟的树脂流动前锋与实际树脂的流动前锋趋势一致,而且均能将制件灌注完全,经检测满足成型制品性能要求,验证了工艺设计的合理性和模拟分析的有效性。     

碳纤维/改性环氧树脂复合材料的制备与表征

采用手糊成型工艺制作碳纤维复合材料(CFRP),选用T-700碳纤维为增强体,用气相氧化法对其进行表面处理,选用双马来酰亚胺(BMI)改性的耐高温环氧树脂为树脂基体。结果表明,碳纤维经过表面处理后,其表面与基体树脂的接触角由116.8°下降到50.5°,并且表面出现条纹沟槽,改善了碳纤维表面对基体树脂间的界面性能。同时,玻璃化转变温度提高了4.0%,热分解温度提高了1.9%。     

VARI制备高长径比复合材料的树脂流动研究

对VARI制备高长径比复合材料过程中的树脂流动行为进行模拟与实验研究,利用PAM-RTM软件模拟树脂流动过程,讨论了各工艺参数对树脂流动的影响,并通过实验测试对模拟结果进行了验证与比较。研究表明,纤维增强体孔隙率越大、注射压力越大和树脂粘度越低,树脂的填充速度越快。在模具直径φ4 mm、注射压力0.3 MPa、树脂粘度≤0.9Pa˙s和纤维体积分数≤60%的情况下,可以实现较长试件的快速注射,所需注胶时间最高不超过2 h。     

环氧树脂/短切碳纤维复合材料性能研究

制备出了短切碳纤维增强TDE-85环氧树脂复合材料,研究了碳纤维的含量对复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明,碳纤维的加入有利于复合材料力学性能和耐热性能的提高,并在碳纤维含量为0.25%时,复合材料的拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了29.33%、25.31%、30.28%和68.93%。此外,对复合材料的弯曲断裂面进行了微观形貌分析,结果表明一定量的碳纤维可以较好地分散在树脂基体中,同时,碳纤维原丝和树脂基体的界面结合比较弱,主要依赖于两相之间的物理嵌合。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能

采用二苯甲基二异氰酸酯(MDI)和硅烷偶联剂(KH550)对碳纤维进行表面改性,将改性后的碳纤维(MDI/KH550-CFs)与环氧树脂(EP)复合,制备了不同碳纤维添含量的环氧树脂基复合材料,通过扫描电镜、拉伸测试、抗冲测试、磨损测试等研究改性碳纤维含量对环氧树脂基复合材料力学性能的影响。扫描电镜结果表明,采用MDI和KH550改性后的碳纤维与环氧树脂具有较好的界面粘结性能;力学及摩擦磨损性能测试结果显示,加入碳纤维有利于改善材料的拉伸性能及耐磨性能,能够延长材料的使用寿命,并且不影响材料的抗冲击性能。当MDI/KH550-CFs含量为4%时,拉伸强度为25.862 4 MPa,与纯环氧树脂相比增强了62.4%;当其含量为2%时,最低磨损率为0.7×10^-4mm³/(N·m)。     

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。     

复合材料增强纤维渗透率测量及VARI成型工艺仿真计算研究

针对纤维增强树脂基复合材料真空辅助成型( VARI)工艺仿真计算,根据Darcy定律推导出了增强纤维渗透率的常用计算公式,并根据该公式完成了渗透率值的测量,在此基础上,针对某复杂结构模型的VARI工艺分别完成了仿真计算和验证试验,最后对计算结果与验证试验结果进行了比较,结果表明二者基本吻合,验证了工艺仿真计算的有效性.     

环氧树脂/ABS复合材料的制备及性能表征

以环氧树脂为基体,苯乙烯-丙烯腈-丁二烯（ABS）树脂为增韧剂,制备了环氧树脂/ABS复合材料,讨论了增韧剂对复合材料的热性能和机械性能的影响。结果表明,ABS的添加可提高复合材料的断裂韧性。扫描电镜结果显示,基体的剪切屈服和橡胶颗粒的微孔洞是ABS增韧环氧树脂的主要增韧机理。     

碳纤维真空灌注成型用环氧树脂的流变特性分析

研究了一种用于碳纤维复合材料真空灌注成型的环氧树脂体系的流变特性,根据对等温粘度曲线的数据拟合分析,建立了粘度模型,并通过对模型参数的数据拟合推广到其他等温条件下使用。与常规玻纤用环氧树脂相比,该树脂具有显著增加的低粘度平台时间。流变模型的预测与实验结果具有良好的一致性。通过所建立的模型预测此种环氧树脂用于碳纤维真空灌注成型的最佳温度区间在50~70℃之间,为碳纤维复合材料结构件真空灌注成型成功奠定了基础。     

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。     

真空辅助成型工艺(VARI)研究

VARI在低成本成型工艺中起着很重要的作用，本文将介绍它的特点、制造、性能以及在国内外的应用。     

两种成型工艺碳纤维/环氧树脂复合材料的拉压力学性能与破坏机制

对采用高压-树脂传递模塑(HP-RTM)成型工艺和湿法压膜(WCM)成型工艺制备的碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料层合板进行力学试验,并观察微观组织和破坏形貌.结果表明:HP-RTM工艺制备的CF/EP复合材料单向板中纤维排列一致性较好、树脂分布均匀,但是纤维和树脂结合界面较差,其平均力学性能要优于WCM工艺,但...     

碳纤维/环氧树脂冲击性能研究

本文通过橡胶改性环氧树脂基体对提高碳纤维复合材料的层剪强度和冲击强度的影响进行了研究。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

氮化硅/碳纤维/环氧树脂复合材料的制备研究

采用高温模压成型法制备氮化硅/碳纤维/环氧树脂导热复合材料(SiN/CF/EP)。研究了34SiN用量和表面改性对SiN/CF/EP复合材料导热性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料3434的导热性能随SiN质量分数的增加而增大,当SiN质量分数为40%时,导热率为1.02W/mK;而3434SiN/CF/EP复合材料的导电率随SiN质量分数的增加而呈线性降低;力学性能则随SiN质量分数的增加先343434增大后降低。表面改性有助于进一步提高SiN/CF/EP复合材料的导热性能和力学性能。34     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

水性环氧树脂制备复合材料的热性能研究

以水性环氧树脂为基体制备了玻璃布/环氧树脂复合材料,用TG、TG-FTIR研究了复合材料和基体的热性能.结果表明,复合材料基体热降解分为两个阶段,复合材料的最大热失重速率峰值温度比树脂基体的最大热失重速率峰值温度低;热红联用分析表明,基体的降解主要发生在热失重第一阶段.动力学研究表明,树脂基体的表现活化能随分解程度增加逐渐增加.     

碳纤维复合材料的耐腐蚀性能

碳纤维增强树脂基复合材料具有比强度和比模量高、耐疲劳性好、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性,已成功用于复合材料结构件中。碳纤维复合材料的耐腐蚀性能足工程应用中的一个主要技术指标。从材料学的角度分析了碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,包括耐候性、耐水性、耐介质腐蚀性、耐热性等,可为复合材料结构件的设计、选材、成型、使用及贮存维护提供参考。