碳纤维的模量理论

模量是一项重要的力学性能指标,且与比热等热物理性质密切相关。石墨的理论模量为1000GPa(1020×10~6kg/cm~2),目前中间相沥青碳纤维的模量已达到700GPa,是理论值的70％,与石墨晶须的模量相当。科学工作者正在研制模量为860GPa的碳纤维。这可称为真正的超高模碳纤维(UHM·CF)。本文主要论述模量的概念、与择优取向(PO)的关系、模量的理论分析以及影响模量的诸因素。     

运用优选法制备高力学性能的BF/PPF复合板材

运用逐步提高优选法和抛物线优选法制备了高力学性能的玄武岩纤维(BF)和聚丙烯纤维(PPF)复合板材,研究了m(BF)/m(PPF)对复合板材力学性能的影响。2种优选法得到的结果基本一致,当w(BF)为30%时,复合板材的力学性能达到最佳,最大拉伸强度和模量分别为99.1 MPa和3.4 GPa,最大弯曲强度和模量分别为158.3 MPa和1.30 GPa。     

环氧树脂室温固化体系的研制及性能研究

以兼具引发剂和稀释剂功能的自制BH-1为固化剂,通过引入低黏度活性稀释剂,制备室温固化EP(环氧树脂)胶粘剂;然后以EP/BH-1/活性稀释剂为基体、单向玻璃纤维为增强材料,制备相应的复合材料。研究结果表明:当w(BH-1)=4%时,EP浇铸体的室温(25℃)凝胶时间约为8.5 h和玻璃化转变温度(Tg)为130.9℃,并具有优异的力学性能,其冲击强度为50.0 kJ/m2、拉伸强度和模量分别为0.075 GPa和2.80 GPa、弯曲强度和模量分别为0.136 GPa和3.02 GPa;当m(EP)∶m(BH-1)∶m(活性稀释剂)=100∶4∶10时,复合材料的弯曲强度(0.984 GPa)和层间剪切强度(56.1 MPa)分别提高了26.4%和15.2%。     

一种高强碳纤维力学性能测试方法

力学性能作为评价高强碳纤维产品性能的重要指标,研究其影响因素显得尤为重要。通过改变制样过程中胶液种类、胶液配比、固化温度以及补强温度等因素,可达到提高高强碳纤维力学性能目的[1]。经过实验最终确定选用测试方法是:以TDE-85、粉末状DDM、丙酮作为胶液;其最佳胶液配比为TDE-85∶粉末状DDM∶丙酮=100∶40∶120(质量比);固化温度60℃、1 h,80℃、1 h,120℃、2 h;补强温度60℃、1 h。以T800H为试样测试结果:拉伸强度为5771 MPa,拉伸模量为235 GPa,加引伸计后拉伸模量为294 GPa;厂家T800H拉伸强度标准值为5490 MPa,拉伸模量为294 GPa。实验结果拉伸强度标准值比厂家给的标准值高280 MPa,拉伸模量吻合。     

低温炭化工艺对炭纤维力学性能的影响

研究聚丙烯腈基预氧丝的炭化工艺条件如温度、牵伸比及炉内气压对纤维性能的影响。结果表明:在最佳条件下制备的炭纤维的拉伸强度为4.13 GPa,拉伸模量为238 GPa,并确定了影响纤维力学性能的因素。     

碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

以TDE-85树脂和AFG-90树脂为主体树脂,混合芳香胺为固化剂,研究了一种适合于碳纤维复合材料湿法缠绕成型的树脂配方。结果表明,该树脂的黏度低(＜550 mPa·s)、适用期长,其浇铸体具有优异的力学性能,其拉伸强度为107 MPa,拉伸模量为4．09 GPa,弯曲强度为161 MPa,弯曲模量为3．88 GPa,断裂伸长率超过6%。用其制备的T-700碳纤维缠绕复合材料界面粘接好,NOL环层间剪切强度达到66．8 MPa,拉伸强度达到2．44 GPa。     

高性能沥青基碳纤维量产

正高性能沥青基碳纤维(MPCF)是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维,由中间相沥青经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺制备而成,是碳纤维家族中的高端产品。MPCF具有优异的高模量、低膨胀、高导热、高阻尼和良好的导电性,拉伸模量是钢的4倍,导热性是铜的2.5倍,可耐2 000℃以上高温,加之密度小,是最好的功能与结构一体化材料之一。MPCF在航     

基于共混纤维制备碳纸的工艺优化研究

碳纸作为气体扩散层的基底层材料,是燃料电池的核心组成部件之一。本文以聚丙烯腈基短切碳纤维(PANCF)/中间相沥青基短切碳纤维(MPCF)为原料,通过碳纤维分散、抄纸、浸渍、热压固化及碳化等工艺制备碳纸。研究考察了PANCF/MPCF比例、PANCF长度对碳纸性能的影响。结果表明,随着PANCF/MPCF比例增大,碳纸力学性能有所提升,但导电性能下降;随着PANCF长度的增加,碳纤维分散性有所降低,碳纸电阻率小幅增加,拉伸强度先增后减,弯曲强度呈上升趋势。当PANCF/MPCF比例为5∶5,PANCF长度为6 mm时,所制得的碳纸性能最佳,其电阻率为5.6 mΩ·cm,拉伸强度高达31.6 MPa,弯曲强度高达41.9 MPa。     

碳蜂窝结构力学性能的分子动力学研究

采用分子动力学方法系统地研究了碳蜂窝结构在不同方向、温度和应变速率下的拉伸力学性能。结果表明:碳蜂窝结构为各向异性材料,其管轴方向强度最高,常温下(300K)达到553GPa,Young’s模量更是达到5 300GPa,是另2个方向的10倍以上;碳蜂窝在扶手椅方向上的最大失效应变达到了0.321 2,具有相当好的延展性;温度对力学性能影响明显,在一定范围内降低温度会显著提升最大拉伸强度。     

复合材料裙用纳米改性高模量环氧树脂研究

介绍了复合材料裙用纳米改性环氧树脂高模量体系研究.测试了纳米SiO2含量、分散处理方法对浇铸体的影响,确定了优选纳米改性环氧树脂配方.优选配方的拉伸模量、弯曲模量、压缩模量分别高达4.53 GPa、4.62 GPa和4.36 GPa.当环氧树脂用量为40%时,其织物复合材料具有良好的力学性能.SEM可观察到织物复合材料的压缩破坏断口呈纤维屈曲和层间分层的破坏特征.