高模量树脂基体的研究现状

讨论了提高复合材料用树脂基体的主要途径与方法。对于复合材料树脂基体,利用反增塑剂的加入,使分子活动性降低,从而提高树脂基本模量。根据断裂理论,当高聚物分子化学键堆砌密度增大,自由体积减小,密度增大,模量提高,可选用高密度树脂,制备高模量基体。由于表面效应与体积效应,纳米材料的加入也可增大树脂基体的模量。     

高模量树脂基体及高抗压复合材料的研究

以高密度的环氧树脂 TDE-85作为基体,选择不同的固化剂,研制出了三种高模量高强度的树脂体系,并对其力学性能、微观结构、自由体积进行了研究。论文取得了如下创造性的研究成果:(1)制备了拉伸模量大于5.0GPa,压缩模量大于6.0GPa,拉伸强度大于80MPa 的树脂体系,并对其力学性能进行了测试,系统研究了模量与密度之间的关系,同时对其微观断口形貌进行了观察。(2)研究了高模量基体对玻璃纤维增强复合材料单向板各项性能的影响。结果表明,随着基体模量的提高,复合材料的拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、剪切性能显著提高。玻璃纤维复合材料的压缩强度达1337.5MPa,弯曲强度达2324.6MPa。(3)利用纳米材料 SiO_2、TiO_2、α-Al_2O_3、改性双酚 A 型环氧树脂,解决了纳米柱子均匀分散的技术难题。系统研究了纳米拉子对环氧树脂拉伸模量、强度、冲击韧性、热变形温度的影响。以纳米 SiO_2、高强玻璃纤维共同增强环氧树脂,制备了纳米纤维环氧树脂复合材料。这一研究在国内尚未见报道。(4)利用正电子淹没技术测试了自由体积,首次用实验验证了模量与自由体积的密切关系。对于 TDE-85/胺体系,在环氧基/胺摩尔比相同的条件下,浇铸体密度降低,自由体积的尺寸与浓度增大,浇铸体的模量与玻璃化温度降低。纳米粒子的加入,使自由体积尺寸增大,自由体积浓度降低,模量与玻璃化温度升高。     

高模量碳纤维增强树脂基复合材料的皮秒激光加工阈值特性

对聚丙烯腈基高模量碳纤维/改性氰酸酯树脂复合材料(M55/BS-4)和一种沥青基高导热碳纤维/树脂基复合材料(K600/5418)的皮秒激光加工阈值和形貌特性进行了研究。通过面积外延法测定并比较了这两种碳纤维复合材料的近红外皮秒激光加工阈值及其阈值孵化效应,并预测了两种复合材料的单脉冲阈值;分析了入射能量通量(0.7~25 J/cm2)及光束扫描速度(0.2~5 m/s)对切口质量的影响规律。结果表明,碳纤维热导率的巨大差异导致不同碳纤维复合材料的加工阈值及形貌存在明显定量差距。使用可获得的最高扫描速度(5 m/s)和3.2倍(~8 J/cm2)单脉冲阈值的加工参数,可使材料的碳纤维和树脂几乎协同去除,加工形貌上表现为切缝入口宽度均匀、切割边缘整齐。使用更高扫描速度并配以合适的加工能量有望进一步提高加工质量。      

国外复合材料用树脂基体进展

一九八六年六月,我们参加了航空部组织的预浸料考察组,先后考察了美国的Hexcel公司、Ferro公司、加里福尼亚石墨机械公司,英国的Morganite公司、Ciba Geigy公司、HysolGrafil公司,日本的东丽公司、东邦公司、三菱集团的丽阳公司、日本碳公司等,对国外树脂体系的研究情况有了一些了解,现作简要介绍。 复合材料的广泛应用和制造技术的迅速发展,对树脂基体不断提出新的要求,以满足新的应用领域和制造工艺的需要。航空及航天工业中作为结构复合材料用的基体树脂,一直受     

复合材料基体树脂

基体树脂对复合材料的整体性能起决定性作用。基体将增强材料结合到一起,可使载荷有效地分布,防止纤维裂纹扩大或纤维的内磨擦和外部划伤。基体还可以保护纤维不受潮湿环境、化学腐蚀和氧化的危害而造成脆裂和过早报废。虽然,增强材料为复合材料提供了大部分抗张强度、挠曲强度和刚性,但是基体树脂仍是复合材料剪切强度、抗压强度和横向抗张强度的主要决定因素。     

船舶用阻燃树脂基体复合材料研究进展

复合材料的阻燃性能限制了其在船舶结构中的应用,树脂基体复合材料阻燃性能的好坏主要取决于树脂本身的阻燃性能。作者分别对复合材料中常用的三类树脂基体进行了总结研究:乙烯基环氧树脂在船舶领域已得到了广泛应用,但在某些要求阻燃的场合,乙烯基环氧树脂的应用受限。工业界和学术界针对阻燃乙烯基环氧树脂开展了大量工作,通过加入含磷笼型聚倍半硅氧烷(POSS)阻燃剂,显著提高了其阻燃性能,耐热性能和力学性能也有所提高;酚醛树脂是一种具有高阻燃性能的树脂类别,采用多种浸渍工艺将其制备成玻璃纤维或碳纤维增强预浸料,经过模压或热压罐等工艺方式可制备出力学性能良好、阻燃性能优异的复合材料产品。采用发泡工艺制备玻璃纤维增强酚醛发泡复合材料,其在更加轻量化的同时,仍具有良好的力学性能和阻燃性能;邻苯二甲腈树脂同样具有优异的阻燃性能,玻璃纤维、碳纤维增强的邻苯二甲腈复合材料热释放速率满足美军MIL-STD-2031中潜艇材料测定标准,邻苯二甲腈玻璃纤维复合材料的烟密度也远低于常见树脂复合材料的。阻燃乙烯基环氧树脂、酚醛树脂和氰基树脂优异的阻燃性能和良好的力学性能使其在水面舰艇和潜艇部件上具有广阔的应用前景。     

高级复合材料用热固性基体树脂进展

在过去的20余年中,高级复合材料越来越引起人们的关注,这无疑是由于它突出的轻质高性能的特点。去年,美国工程科学院把高级复合材料评为自1964年以来世界最重大的十项工程成就之一(其它还有应用卫星、微机处理、光纤通信、遗传工程等)。可以说,高级复合材料引起和带动着材料及材料科学的一场革命。近10年来,复合材料已用于从飞机、导弹的结构部件到飞机机翼的领域中,今后可能在桥梁和建筑业中获得应用。美国国会技术评估办公室预计,到2000     

复合材料旋翼桨叶用高性能树脂基体及其复合材料

本文提供了一种经过改性的高性能的树脂基体,并对这种树脂体系及其复合材料的固化特性、工艺性、力学与热性能等进行了深入的研究。 该树脂体系有较长的凝胶时间和较低的本体粘度,可以在中温(100～120℃)下完全固化,得到坚韧和高模量的树脂基体。用该树脂基体制成的复合材料具有很好的力学与热性能,它成功地应用于小型直升机复合材料旋翼桨叶的试制。     

高模量沥青混凝土路面施工方法研究

结合扶项高速公路高模量沥青混凝土试验路,研究高模量沥青混凝土生产配合比设计以及施工环节的控制要领,对外掺剂的添加方式、拌和、摊铺、碾压环节提出具体要求,系统总结了高模量沥青混凝土路面的施工工艺。     

耐高温有机透波复合材料用基体树脂的研究进展

耐高温有机透波复合材料是国家战略必需的关键材料,是一类集防热、透波、承载于一体的多功能介质材料.树脂基体是决定复合材料性能的重要因素.综述了耐高温有机透波复合材料用高性能树脂基体的最新研究进展.     

耐高温刹车片基体树脂双酚-F硼酚醛的研究

本文介绍双酚F单体 及合硼酚醛树脂的合成,其热分解温度高达438℃,由于硼配住键饱和,树脂形成硼氧碳螯合结构,吸湿性大为改善,以上述树脂为基体的摩阻材料耐高温性能卓越.     

炭/炭复合材料用高性能浸渍剂沥青的研究

根据原生QI杂质由微米级炭粒构成的特性,采用溶剂絮凝法对煤焦油进行了净化处理,以净化煤焦油为原料制备了低QI含量的高性能浸渍剂沥青,对比研究了高性能浸渍剂沥青的流变性能和渗透性能。结果证实:高性能浸渍剂沥青极大地改善了浸渍效果,并且使炭/炭复合材料的力学性能显著提高。     

基于统一强度理论考虑拉压模量不同散体材料桩承载力计算

考虑岩土类材料拉压模量不同和应变软化特性,运用空间轴对称的统一强度理论分析了柱形孔扩张问题,推导出了圆孔扩张问题的应力场、位移场及最终扩张压力的统一解表达式,并在此基础上推导出了散体材料桩极限承载力计算公式。将该公式应用于某高速公路碎石桩复合地基中碎石桩极限承载力的计算,计算值与试验值吻合良好。最后,分析了不同拉压模量比、软化特性参数及其他计算参数对计算结果的影响。分析结果表明:采用传统弹性理论,不考虑拉压模量不同及应变软化的计算方法,会带来较大的误差。     

高模量炭纤维的研制

进行了高模炭（石墨）纤维工艺的研究。对五种用作石墨化原料的炭纤维进行了评价，选择其中四种进行了石墨化工艺的研究。结果表明，当原料纤维抗拉强度达到３．５ＧＰａ，模量在２３０ＧＰａ以上时，采用石墨化温度为２５００℃以上时，可制得强度为２．７ＧＰａ，模量３９０ＧＰａ的炭（石墨）纤维。同时，，还对高模量炭纤维的表面处理技术进行了研究。     

复合材料圆管构件等效模量的计算方法

针对任意壁厚的复合材料圆管构件的等效弹性模量和剪切模量提出了高阶理论计算方法, 它考虑了构件的横向剪切效应以及层合材料的三维本构关系, 并在相同壁厚条件下对三种缠绕方式( [0°/(±θ)_n ]S, [ (±θ)_n ]S 和[ 90°/(±θ)_n ]S) 的等效模量进行了预测, 并且与经典层合板理论的预测结果进行了比较, 该方法可用于复合材料杆件结构的设计中。      

树脂基复合材料界面剪切强度的测定

本文建立了一种界面剪切强度表征的新方法,对复合材料的单根纤维施加轴向压力,使其与周围树脂基体脱胶。通过有限元分析,得到界面剪切强度。这种方法适用于实际复合材料制件,克服了其它测试方法的不足,它不仅对于界面研究具有重大的理论价值,而且对复合材料制品检测,力学设计等方面都具有重要的实际意义。并可望用于测定金属基、陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

超高模量聚乙烯纤维-碳纤维混杂复合材料冲击性能的研究

本工作以平面Charpy冲击、缺口与非缺口Charpy冲击全面地研究了本实验所制备的超高模量聚乙烯(UHMPE)纤维-碳纤维混杂增强环氧复合材料的冲击性能。同时根据试样在冲击过程中的载荷-时间曲线以及试样在冲击破坏后的形貌对该类混杂复合材料的冲击破坏过程与冲击破坏模式进行了分析。结果表明,将UHMPE纤维与碳纤维相混杂,复合材料的冲击性能呈现出明显的正混杂效应。     

短纤维增强金属基复合材料弹性模量和屈服强度不对称性的解释

运用文献[1]中的变形模型和应力计算结果, 推导出了存在热残留应力时的拉伸和压缩弹性模量和屈服强度表达式, 表达式与试验吻合很好。分析表明, 纤维根区域的压缩残留应力造成弹性模量的不对称性, 基体拉伸残留应力和纤维的压缩残留应力造成屈服强度的不对称性。     

有机复合绝缘子用耐酸性拉挤电绝缘芯棒

采用丙烯酸改性酚醛环氧树脂,并对以此树脂为基体,以DDSA为增韧剂研制成功一种耐酸性玻璃钢拉挤电绝缘芯棒用树脂基体配方。应用DSC、TGA和FT-IR等分析技术对该改性树脂基体的固化反应进行了研究,对其浇铸体以及玻璃纤维增强的拉挤芯棒的耐酸性、耐热性等性能也进行了研究。结果表明:该树脂基体满足拉挤工艺要求,用此树脂基体制得的玻璃钢拉挤芯棒具有优异的耐酸性以及良好的机电热性能。     

高密度聚乙烯在砂浆中磨蚀的研究

自制了一台有６只臂的旋臂式磨蚀仪，旋臂上的样条座可使样条只在指定的有效磨蚀面积上发生磨蚀。磨蚀试验相对误差约为３０％。实验结果在明，高密度聚乙烯５０００Ｓ、６０９８的磨蚀无差别，仅为Ａ３钢的１／８。这３种样品皆在３０～４５°冲击角度时有最大磨蚀。