固化温度和后处理温度对EP/碳布复合材料弯曲性能的影响

采用热压罐成型法制备了EP/碳布复合材料,研究了固化温度和后处理温度对复合材料弯曲性能的影响.结果表明,180℃固化的复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量高于120、150℃固化的复合材料;以180℃作为最高固化温度时,与不进行后处理相比,在180℃处理1 h后复合材料的弯曲强度得到大幅度的提高;较优的固化工艺参数为固化温...     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

丁苯橡胶/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用机械共混法制得丁苯橡胶(SBR)/双酚A缩水甘油醚型环氧树脂(EP)复合材料,考察了橡胶硫化体系与EP固化体系的相互影响以及SBR/EP(质量比,下同)对复合材料结构和力学性能的影响。结果表明,SBR/EP复合材料中交联的形成分为橡胶交联和树脂交联网络2个阶段;橡胶硫黄硫化体系加速了EP的固化。复合材料中SBR与EP出现了相分离现象;当SBR/EP达到70/30时,EP形成连续相,复合材料成为具有双网络结构的橡塑复合材料;随着EP用量的增大,复合材料的拉伸强度、撕裂强度、100%定伸应力、硬度逐渐增大,扯断伸长率逐渐下降。     

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。     

既有建筑隔震碳纤维复合材料的性能测试

采用快速模压成型法制备了建筑隔震碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度和固化温度对碳纤维复合材料拉伸性能和摩擦性能的影响。结果表明,当模压压力从6 MPa上升至14 MPa时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都呈现先增加后减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当加压温度从100℃上升至130℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当固化温度从130℃上升至160℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大的趋势。适宜的建筑隔震碳纤维复合材料制备工艺为：模压压力10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃。     

聚吡咯层对碳纤维/环氧树脂复合材料界面粘结性能的影响

以三氯化铁为氧化剂,采用吡咯液相沉积聚合方法制备聚吡咯-碳纤维(PPy-CF),然后与环氧树脂(EP)复合,制得PPy-CF/EP复合材料,并对其进行拉伸性能测试,研究了聚合温度对PPy-CF/EP复合材料界面剪切强度(IFSS)的影响。结果表明:在CF表面吡咯沉积聚合最佳工艺条件为聚合温度70℃,时间30min,经过吡咯沉积聚合改性后,得到的PPy-CF/EP复合材料的IFSS有所提高;最佳条件下制得的PPy-CF/EP复合材料的IFSS是CF/EP复合材料的1.24倍;在PPy-CF中,PPy与CF之间无化学键作用,PPy-CF/EP复合材料的IFSS与PPy-CF表面含氧基团和粗糙度有关;吡咯化学沉积聚合改性是一种提高纤维与树脂界面粘结性能的有效方法。     

动态固化对玻纤增强PP复合材料性能的影响

研究了环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明,单纯加入EP或PF,对复合材料力学性能的影响较小;同时加入EP和PF时,体系的力学性能及热性能显著提高。与单纯加入的方式相比,同时加入EP/PF,体系的流动性快速降低,实现了EP/PF的动态固化。拉伸疲劳测试表明,EP/PF动态固化网络可以有效延缓银纹或裂纹的扩展,复合材料的疲劳性能显著提高; S-N曲线表明,随着拉伸应力的提高,疲劳寿命逐渐下降,当拉伸应力在46～57. 5 MPa时,复合材料疲劳寿命呈现出突变现象。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了材料断面的微观形貌,结果表明,EP/PF同时加入可以有效提高玻纤与树脂基体间的界面强度。     

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。     

混凝土用碳纤维增强复合材料的性能研究

以环氧树脂(EP)为基体,处理前后的碳纤维(CF)为添加剂,制备EP/CF复合材料,并探究CF的含量对EP/CF的力学性能、热膨胀系数、耐酸碱性能的影响。结果表明:处理后CF表面产生明显的刻蚀现象,出现浓度更高的官能团。处理后的CF含量为15%时,EP/CF的拉伸强度为27.28 MPa,与纯EP相比提升172.2%;处理后的CF含量为25%时,EP/CF的抗压强度达到110.52 MPa,较纯EP提升115.9%,从改善力学性能的角度,碳纤维的最佳添加量为15%。SEM分析表明:处理后的CF可以与EP有效结合,从而改善EP/CF的力学性能。处理后的CF含量为15%时,EP/CF在碱腐蚀与普通环境相比,拉伸强度降低0.8%,抗压强度降低1.8%;酸腐蚀与普通环境相比,拉伸强度降低1.6%,抗压强度降低3.8%,说明处理后EP/CF耐酸碱性能较好。温度小于和高于Tg,CF含量为10%时,热膨胀系数迅速降低至最小值,较纯EP分别降低68.23%和76.11%,表明对EP/CF的热稳定性改善效果最好。     

马来酸酐等离子体功能化CNTs对环氧树脂力学性能的影响

用等离子体诱导马来酸酐(MAH)修饰碳纳米管(p-CNTs),使其表面高度功能化,并将其引入环氧树脂(EP)固化体系,制备EP/p-CNTs纳米复合材料。考察了功能化参数对EP/p-CNTs纳米复合材料力学性能的影响。经p-CNTs掺杂的复合材料力学性能显著提高,在优化的等离子体功能化条件(功率30 W、时间20 min、温度120℃)下制备w(p-CNTs)为0.3%的复合材料,其拉伸强度、拉伸弹性模量、拉伸断裂应变及简支梁缺口冲击强度较纯EP分别提高了83%,484%,208%,101%。     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

一种低温固化的环氧树脂/碳纤维的制备及其性能研究

选用三乙烯四胺(TETA)、甲基六氢苯酐(MHHPA)、间苯二甲胺(MXDA)作为环氧树脂(EP)的固化剂,制备了一种固化温度为80℃的EP.研究表明,温度为80℃时,MHHPA不能单独固化该EP.少量的TETA或MXDA能够促进MHHPA对EP的固化,研究证明MHHPA和TETA或MXDA间生成了酰胺,TETA或MX...     

Study on the mechanical properties and microstructure of high-performance carbon fiber/epoxy composites

A high-toughness epoxy has been prepared using carboxyl-terminated butadiene acrylonitrile (CTBN) as a toughening agent to modify the AG-80 epoxy resin. High-performance carbon fiber/epoxy (CF/EP) composites are fabricated using the CTBN-toughened epoxy resin as the matrix and two types of CF, namely, T800SC and T800HB, as reinforcement. The mechanical properties of the matrix, surface properties of the CFs, tensile properties, and fracture morphologies of the composites are systematically investigated to elucidate the key factors influencing interfacial bonding in high-performance CF/EP composites. The results reveal that the most significant improvement in toughness is achieved when the CTBN content is 6.90 wt.% in the epoxy resin. Owing to the high content of polar functional groups and excellent surface wettability of T800SC, the T800SC/EP composite exhibits superior mechanical properties compared with the T800HB/EP composite.     

CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究

采用溶液预浸渍法分别制备了两种碳纤维(CF)增强环氧树脂(EP)改性氰酸酯树脂(CE)(CE/EP/CF)复合材料,研究了该复合材料的吸湿行为及湿热环境对其力学性能和微观结构的影响。结果表明,CE/EP基体具有比EP更小的吸湿能力;湿热环境对CE/EP/CF复合材料的纵向拉伸强度影响不大,但对其层间剪切强度的影响较为显著。     

Synthesis and characterization of fluorinated poly(etherimide)s toughening for carbon fiber‐reinforced epoxy composites

Novel‐fluorinated poly(etherimide)s (FPEIs) with controlled molecular weights were synthesized and characterized, which were used to toughen epoxy resins (EP/FPEI) and carbon fiber‐reinforced epoxy composites (CF/EP/FPEI). Experimental results indicated that the FPEIs possessed outstanding solubility, thermal, and mechanical properties. The thermally cured EP/FPEI resin showed obviously improved toughness with impact strength of 21.1 kJ/m² and elongation at break of 4.6%, respectively. The EP/FPEI resin also showed outstanding mechanical strength with tensile strength of 91.5 MPa and flexural strength of 141.5 MPa, respectively. The mechanical moduli and thermal property of epoxy resins were not affected by blending with FPEIs. Furthermore, CF/EP/FPEI composite exhibited significantly improved toughness with Mode I interlaminar fracture toughness (G_IC) of 899.4 J/m² and Mode II interlaminar fracture toughness (G_IIC) of 1017.8 J/m², respectively. Flexural properties and interlaminar shear strength of the composite were slightly increased after toughening. POLYM. COMPOS., 2010. © 2009 Society of Plastics Engineers     

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。     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备及其性能研究

通过双螺杆挤出机制备了聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维（PP/PP-g-MAH/EP/GF）复合材料,并研究了PP-g-MAH含量、EP含量及固化剂对复合材料力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH含量为10份,含有固化剂EP的含量为3份时,复合材料的综合力学性能最佳;与不加EP的复合材料相比,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了41 %、47 %、86 %。扫描电子显微镜分析表明,EP的加入明显改善了GF和PP基体的黏结强度。     

短碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了单螺杆挤出机加工短碳纤维增强聚丙烯复合材料（ＣＦＲＰＰ）的性能。结果表明，经表面处理的短碳纤维与ＰＰ复合，得到的材料其拉伸强度、冲击强度和热变形温度有明显提高，成型收缩率显著减小、电性能与半导体相近。本文还结合拉伸断面的电镜照片，比较分析了表面处理前后短碳纤维增强ＰＰ复合材料力学性能的变化。     

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。