玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料的层间增韧及其低温下低速冲击性能

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种无纺布(聚酰胺(PA)、聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、共聚酯(PEs))层间改性的玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂(GF/EVER)复合材料层合板.在温度为20℃下进行落锤冲击实验,对比分析了不同层间改性的GF/EVER复合材料层合板的低速冲击响应特性和...     

VARTM工艺中高渗透导流介质对树脂充填行为的影响

采用可视化流动实验装置,系统研究了高渗透导流介质对真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺中树脂充填流动行为的影响。实验结果表明,高渗透导流介质只覆盖部分纤维增强体时,铺放在靠注胶端导流效果明显,铺放在靠抽气端导流效果很弱;高渗透导流介质铺放在纤维增强体顶、中和底面任何位置,都会起到良好的导流效果,尤其是铺放在纤维增强体底面时导流效果最好;随着高渗透导流介质层数增加,对树脂充填的导流作用就越好;随着纤维增强体层数的增多,完成充填所需时间就越长,这表明高渗透导流介质导流效果受到增强体厚度的影响。     

真空压力下树脂沿织物铺层厚度渗透速率

为了考察树脂膜熔渗(RFI)工艺过程中树脂在高温条件下沿织物铺层厚度方向的不饱和渗透特性, 应用自行设计的测试系统, 考察了液体沿织物铺层厚度方向流动前锋的影响因素, 测试并分析了液体沿玻璃纤维铺层厚度方向渗透速率的主要影响因素及其变化规律。结果表明, 液体沿纤维织物厚度方向流动为宏观上的一维流动。 真空压力增大、 树脂温度升高、 纤维体积分数减小, 均可使液体的渗透速率加快。另外, 对比发现, 70℃ E-51 环氧树脂沿玻璃纤维铺层厚度方向的渗透特性与室温下硅油的渗透特性基本相当。      

VIMP中结构拐角对纤维预成型体渗透特性的影响

采用真空导入模塑工艺(VIMP)制备纤维增强聚合物基复合材料多墙结构件时,多墙体拐角处的纤维弯曲变形可能导致多墙体局部渗透特性发生变化。通过可视化流动实验考察了拐角对多墙体渗透特性和树脂流动行为的影响。结果表明:无论是否使用导流介质,多墙体中的拐角对树脂流体在VIMP灌注过程中都具有局部阻力作用,降低了树脂充模流动速度和多墙体整体表观渗透率,即存在拐角效应;拐角处铺放导流介质能有效降低拐角效应;随着拐角到注胶口的距离增大,整体表观渗透率表现为先下降后上升。     

新型导流介质对树脂流动行为及复合材料性能的影响

研究了新型导流介质在树脂的流动特性,采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM),对用新型导流介质和聚乙烯导流介质成型的复合材料的力学性能和抗弹性能进行比较。结果表明,3层叠加的新型导流介质的流动能力与聚乙烯导流介质的相当,新型导流介质存在于复合材料中,对复合材料整体的力学性能和抗弹性能没有大的影响,说明新型导流介质不会影响复合材料的界面性能。     

VARI工艺成型纤维增强树脂复合材料层合板厚度和纤维体积分数的影响因素

分析了影响真空辅助成型技术（VARI）工艺成型复合材料的纤维体积分数和厚度均匀性的关键因素,即VARI成型工艺的树脂流动控制形式、纤维预制体状态、织物状态、树脂黏度,通过试验分析了各因素对VARI成型复合材料厚度和纤维体积分数的影响。试验结果表明,采用HFVI（high fiber-volume vacuum infusion）工艺、BA9914树脂及真空处理后的U3160单向机织物成型的纤维增强树脂复合材料层合板,其纤维体积分数和厚度均匀性能够接近预浸料/热压罐成型的复合材料制件的水平。     

UV聚合自交联聚丙烯酸吸水树脂的制备及表征

以丙烯酸为原料,使用紫外光引发聚合制备了自交联聚丙烯酸吸水树脂(PAAsc)。采用IR、~1H NMR、SEM等方法对树脂的结构进行表征。研究不同功率的紫外光源、辐照距离及反应温度对该树脂吸液率的影响。结果表明,紫外灯功率为1 000 W、聚合温度在15℃、光辐照时间为40min、辐照距离为15cm时,所制备吸水树脂的吸液率最佳,吸去离子水率为4 391g/g,吸盐水率为206g/g。同时,在加压条件下进行了不同保水剂吸液率的比较。     

真空辅助树脂灌注工艺成型泡沫夹芯结构工艺设计与控制

采用无屈曲织物(NCF)、 CYCOM^® 890 RTM树脂体系和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫以及真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)成型泡沫夹芯复合材料平板, 结合力学性能测试和微观结构分析等手段研究了成型过程中抽胶对夹芯板界面质量以及纤维体积分数的影响, 分析产生的缺陷类型及原因, 优化了工艺参数。结果表明: 抽胶有利于提高泡沫夹芯板的纤维体积分数和力学性能, 在100～120 ℃温度范围内进行30 min的抽胶, 工艺稳定, 层间剪切强度和弯曲强度显著提高。     

真空辅助树脂灌注工艺成型泡沫夹芯结构工艺设计与控制

采用无屈曲织物(NCF)、CYCOM(R) 890 RTM树脂体系和聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫以及真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)成型泡沫夹芯复合材料平板,结合力学性能测试和微观结构分析等手段研究了成型过程中抽胶对夹芯板界面质量以及纤维体积分数的影响,分析产生的缺陷类型及原因,优化了工艺参数.结果表明:抽胶有利于提高泡沫夹芯板的纤维体积分数和力学性能,在100～120℃温度范围内进行30 min的抽胶,工艺稳定,层间剪切强度和弯曲强度显著提高.     

Packifier parameters and permeability characteristics of non-crimp stitched carbon fabrics

研究了真空辅助树脂注射（VARI）工艺中含定型剂织物定型参数对织物压缩特性、渗透特性及其复合材料力学性能的影响,确定织物最优的定型参数。采用DSC和IR分别对织物表面定型剂的熔融特性和组成进行了分析,测试了不同定型温度下的压缩、渗透特性及复合材料力学性能。结果表明：此定型剂为含有环氧基团的低熔点聚合物;低于100℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度和渗透率均下降;100-140℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度基本无变化,渗透率有所提高,定型温度对力学性能基本无影响。     

结构阻尼复合材料热老化性能研究

结构阻尼复合材料具有高比强度、高比模量、高阻尼等特性,用于船舶领域具有减振降噪的优良特性。为了研究结构阻尼复合材料在热环境下性能演变规律,本研究以玻纤复合材料及共固化阻尼改性的结构阻尼复合材料为研究对象,开展了结构阻尼复合材料力学性能、阻尼性能,及其耐湿热老化性能研究。研究发现:经阻尼处理后,复合材料的阻尼性能提高了1倍;短时热老化试验,对阻尼复合材料的力学和阻尼性能影响较小;通过长期热老化试验并根据阿伦尼乌斯方程,建立了结构阻尼复合材料的寿命方程,并推算出其最高使用温度为82.1℃,满足预期使用需求。     

碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料对风力发电叶片的影响

针对风力发电叶片在多风沙环境下的固体粒子冲蚀磨损行为, 研究了风力发电叶片专用环氧树脂(EPIKOTE^TM RIM 135、EPIKURE^TM RIM H 137)、传统玻纤增强环氧复合材料和新型碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的固体粒子冲蚀磨损行为, 并测试了不同材料的玻璃化转变温度, 进而对比分析了其对冲蚀磨损的影响; 针对风力发电叶片在寒冷环境下表面容易结冰的现象, 研究了上述三种材料表面的疏水性能, 并测试了它们对水的接触角大小。结果表明: 碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料具有良好的界面结合, 且碳纳米纤维纸的引入提高了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的玻璃化转变温度(从55 ℃提高到63 ℃), 从而改善了其耐固体粒子冲蚀磨损性能; 同时, 碳纳米纤维纸的加入改善了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的表面疏水性能(接触角从104°提高到131°)。     

静电植绒法处理多壁碳纳米管改性玻纤织物/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

为提高玻纤增强环氧树脂复合材料的力学性能,采用静电植绒法将多壁碳纳米管(MWCNTs)附着在玻纤织物表面,得到改性的玻纤织物。利用一种低黏度的环氧树脂和所制得的改性织物,采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了MWCNTs改性格玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板,表征了层合板的力学性能。对进行力学实验后的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料试样断口进行了SEM和OPM观察。结果显示:与未添加MWCNTs的玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板相比,添加了MWCNTs的层合板的拉伸强度降低了10.24%,弯曲强度降低了13.90%,压缩强度降低了17.33%,拉伸模量和弯曲模量分别提高了19.38%和16.04%,压缩模量提高了13%;MWCNTs与玻纤织物之间的结合较弱,在拉伸作用下,存在明显的脱粘和分层;将改性玻纤织物在200℃下热压处理2h后,制备的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板的力学性能均有所提高,热压处理后树脂与玻纤织物之间的界面结合得到改善。     

溴水的膜吸收性能研究

研究了溴水的膜吸收分离性能,并采用回归正交试验设计方法优化溴水膜吸收工艺条件.以NaOH溶液作为吸收剂,采用PVDF中空纤维膜,研究了吸收时间、溴水温度、吸收液浓度及其流速等操作条件对溴水膜吸收性能的影响.结果表明:溴的吸收率随吸收时间的增加而增大,溴水膜吸收过程进料温度与传质系数之间符合阿伦尼斯关系.吸收液侧NaOH的浓度从0.003 mol/L增加至0.01 mol/L时,传质系数从4.75×10-4 cm/s增至6.02×10-4cm/s,对应的膜通量从2.4×10-3 kg/(m2·h)增至3×10-3 kg/(m2·h).吸收液的流体动力学条件对于溴水膜吸收过程通量无显著影响.采用回归正交试验确定的PVDF膜溴水膜吸收分离最佳工艺为:当NaOH吸收溶液浓度为0.01 mol/L,流量为2 L/h时,浓度为220 mg/L的溴水在进料温度为50℃、进料流速为22.24 cm/s的条件下,膜吸收通量达到6.17×10-3kg/(m2·h).     

碳纤维经编织物定型参数及渗透特性

研究了真空辅助树脂注射(VARI)工艺中含定型剂织物定型参数对织物压缩特性、渗透特性及其复合材料力学性能的影响,确定织物最优的定型参数。采用DSC和IR分别对织物表面定型剂的熔融特性和组成进行了分析,测试了不同定型温度下的压缩、渗透特性及复合材料力学性能。结果表明:此定型剂为含有环氧基团的低熔点聚合物;低于100℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度和渗透率均下降;100~140℃时,随着定型温度的升高,织物的压缩厚度基本无变化,渗透率有所提高,定型温度对力学性能基本无影响。     

玻璃纤维/聚丙烯复合材料层合板拉深成型性

为研究纤维增强树脂复合材料零部件快速成型,加速复合材料零部件大规模产业化量产,以玻璃纤维/聚丙烯复合材料层合板为实验对象,首先利用设计加工的拉深成型模具,进行了玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料（Glass fiber reinforced thermoplastic resin composite,GFRTP）板材外表面纤维方向和模具长轴方向为0°和90°的试件在不同温度和不同拉深深度条件下的深拉深成型实验,将成型件制备金相试件在光学显微镜下进行微观组织观察,并对试件的成型情况和不同拉深力-行程曲线进行分析。其后进行了GFRTP板材外表面纤维方向和模具长轴方向为0°、45°和90°的试件的不同温度下的浅拉深成型实验,并对成型后的试验件进行了室温条件下的拉伸性能测试,对其拉伸失效情况及具体力学性能进行了对比分析。试验结果表明,在室温25℃到基体树脂的熔融温度165℃之间,随着温度的升高,板材的极限拉深深度增大,最大拉深力呈下降趋势。在选取的试验温度范围内,85℃时试件成型性能较好且0°试件优于90°试件,温度对拉深成型试件的皱曲改善不明显。浅拉深成型试件拉伸力学特性受试件铺层纤维方向的影响较大,防止皱曲等缺陷的发生对GFRTP板材拉深成型十分重要。     

RTM成型玻璃纤维增强阴离子聚合尼龙6复合材料及其性能

针对己内酰胺阴离子聚合反应特性,通过自行设计的适合该反应体系的树脂注射成型机和搭建的热塑性树脂传递模塑(T-RTM)成型实验平台,在恒压注射条件下,成功地制备了玻璃纤维(GF)体积分数高达48vol％的GF增强阴离子聚合尼龙6(APA-6)复合材料.研究了不同进料方式和压力、模具温度和纤维含量等工艺条件对GF/APA-...