面向3D打印的连续碳纤维上浆工艺及其对复合材料性能的影响

对连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTPCs)进行3D打印能够实现无模具快速制造,扩展增材制造的实际应用。为进一步提高3D打印连续碳纤维增强复合材料制件的性能,采用热塑性上浆剂对干碳纤维进行上浆处理,以尼龙6(PA6)为基体打印连续碳纤维增强复合材料,对比了上浆前后碳纤维表面性质及复合材料力学和界面性能。结果表明,上浆后碳纤维表面极性官能团增加,纤维与树脂浸润性改善;纤维表面粗糙度增加,纤维与树脂的机械结合力增强;上浆后碳纤维增强PA6复合材料较原始碳纤维增强PA6复合材料层间剪切强度提高42. 2%,层间结合增强,弯曲强度提高了82%,弯曲模量提高2. 46倍; 3D打印的上浆后碳纤维增强PA6复合材料试样断面上有明显纤维拔出现象,界面性能显著改善。     

热塑性塑料对环氧树脂热膨胀系数的影响研究

环氧树脂基体的热膨胀系数(CTE)对碳纤维增强环氧树脂层状材料的性能影响巨大,如何降低环氧树脂基体的CTE是提高碳纤维增强环氧树脂复合材料低温使用性能的关键。本研究采用聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)和聚醚酰亚胺(PEI)3种热塑性塑料改性环氧树脂,研究了这3种热塑性塑料对环氧树脂基体CTE的影响。结果表明:这3种热塑性塑料分子链中的羰基在环氧树脂固化过程中可与环氧分子侧链上的羟基形成氢键作用,从而加强了热塑性塑料与环氧树脂的界面作用;采用这3种热塑性塑料改性环氧树脂均可提高环氧树脂基体的玻璃化转变温度;相对于纯环氧树脂,PBT、PEI和PC改性的环氧树脂在玻璃化转变温度下的CTE分别降低了14.99%、17.44%和23.96%,但在玻璃化转变温度上的CTE均高于纯环氧树脂。     

玻璃纤维增强热塑性有机复合材料界面强度及其对材料力学性能的影响

本文研究了 BK-10玻璃纤维增强聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯两种热塑性有机基复合材料中纤维与基体界面强度的测量、控制及其对复合材料性能的影响。用有机硅烷耦联剂涂覆纤维表面可以提高纤维与基体的界面强度并相应提高复合材料的力学性能。实验发现四种基体纤维界面破坏形式分别存在于界面强度强和弱的韧性和脆性基体复合材料体系中。选用折光率相匹配的基体和纤维,适当控制制备工艺可以制备出光学透明的复合材料。     

碳纤维的臭氧处理—以提高与聚合物基体的粘结

前言碳纤维表面和聚合物基体间的强粘结对于碳纤维的增强效应是很重要的。鉴此,工业生产的碳纤维一般都要进行表面处理,主要采用电解氧化法。试验了数种表面处理法,但似乎只有臭氧处理法在技术上可与电解氧化法相互替换。我们研究了高温热塑性塑料如聚碳酸酯(PC)和聚醚砜(PES)(表1)的粘结问题。与热固性树脂相比,用这些聚合物来生产复合     

航天复合材料用低温固化改性环氧树脂体系的研究

0引言 连续碳纤维增强热塑性树脂改性环氧基体复合材料在航空材料领域具有广泛的应用。这类材料韧性好，耐热性优良（可耐150℃的高温），易加工，可作为纤维的预浸料，也可用于热压罐成型。一般地，这类复合材料在热压罐成型时都是使用高温固化（HTC）（如，〉180℃）来达到优异的性能。     

连续纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料的制备与应用

连续纤维增强高性能热塑性复合材料以轻质高强、良好的抗冲击性能、成型周期短、可二次成型、废料可回收再利用等独特优点,逐渐受到复合材料工业界的关注。本文从常用的几种高性能热塑性树脂基体为起点,对连续纤维增强高性能热塑性复合材料应用现状进行介绍,并详细阐述了连续纤维增强高性能热塑性复合材料的成型及性能研究。在此基础上,从应用需求、成型工艺、材料性能三方面总结了国内连续纤维增强高性能热塑性复合材料的未来发展趋势,以期推动连续纤维增强高性能热塑性复合材料的结构设计和应用。     

阻燃及防火纤维增强复合物的研究进展（英文）

聚合物基的纤维增强复合材料,热固性聚合物或热塑性聚合物基体,可通过随机或者编织的纤维来提高其弯曲和抗拉强度,此类复合材料作为轻量级、结构材料正越来越多地被应用于民用和交通运输等领域,该应用领域绝大部分要求材料应该具有防火性能。但大多数热固性聚合物、热塑性聚合物及一些增强纤维存在耐燃性差的问题。聚合物基的纤维增强复合材料的防火性能可以通过一系列方法进行提高,比如向聚合物基体添加含有促成炭组分等各类阻燃剂,但是最简洁有效的方法是在复合材料表面使用防火材料涂层或者使用表面防火保护膜。文章综述了英国博尔顿大学防火材料研究团队在阻燃以及防火纤维增强复合材料方面的研究工作。本文主要关注了阻燃添加剂和涂层对纤维增强的不饱和聚酯、乙烯基树脂和环氧树脂复合材料的影响。     

C/G混杂增强聚砜及其共混物夹芯层板的弯曲和冲击性能

本文分别用热塑性树脂聚砜及加入反应性增塑剂双(4(4-乙炔基苯氧基)苯基)砜以改进聚砜的热性能及加工性能的混杂树脂作基体,研究了碳纤维、玻璃纤维和两种纤维混杂增强的夹芯层板的弯曲和冲击力学性能。除比较了这两种基体复合材料的常温力学性能外,还详细讨论混杂复合材料的混杂效应。应用这些效应,材料的价格及综合性能将得到合理的选择和平衡。      

碳纤维增强热塑性树脂复合材料

扩大碳纤维复合材料的应用研究势在必行。特别是扩大碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在民用工业中的应用尤为重要。如果说航天航空工业是碳纤维复合材料发展的推动力,那么民用工业则是它长期稳定发展的经济基础。换言之,宇航工业的用量毕竟有限,大量的市场仍需在潜力无限的民用工业中开拓。作为复合材料的基体树脂有两大类:一类是热固性树脂(TS),另一类是热塑性树脂(TP)。TP 为线型分子链,由两官能团     

上浆剂对碳纤维复合材料界面结合影响的研究进展

简要介绍了各种热固性和热塑性上浆剂,重点是综述上浆剂对碳纤维复合材料界面性能的影响及其相关机理。上浆剂对碳纤维复合材料界面的影响依赖于在纤维表面的附着量,上浆剂对碳纤维/树脂界面的增强机理主要为,通过碳纤维表面附着的上浆层,提高与基体树脂间的相容性。     

热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂研究进展

与高性能热塑性树脂不匹配、耐热性偏低的传统上浆剂越发难以满足热塑性树脂基复合材料快速发展与应用的需求,开发面向热塑性树脂基复合材料的碳纤维上浆剂具有重要意义。本文对上浆剂的主要作用效果、上浆剂与增强材料和基体树脂间的相互作用、热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的主要特点进行了概述;对聚酰胺、聚氨酯、聚芳醚、聚酰亚胺及其他类型上浆剂的研究进展进行了重点论述,结合各体系的性能特点和主要问题,梳理了不同热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的改性途径及近年来在各大生产企业中的研发应用情况,分析和阐明了各自的作用机制与发展现状,对热塑性树脂基复合材料用碳纤维上浆剂的未来趋势进行了展望,并给出了发展建议。      

碳纤维增强MC 尼龙的研究

利用树脂传递模塑成型的原理, 通过阴离子聚合制得了碳纤维增强MC 尼龙。研究了不同纤维含量对复合材料性能的影响。研究结果表明, 用这种方法制得的碳纤维增强MC 尼龙的机械性能较普通MC 尼龙有较大幅度的提高, 纤维在基体中的分散性好, 同基体的粘接性也相当好。      

热塑性树脂基体对超高分子量聚乙烯纤维复合材料力学性能和抗弹道侵彻性能的影响

选用热塑性的水性橡胶、水性聚酯、水性聚氨酯作为基体树脂,超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维作为增强纤维,采用热压工艺制备单向正交结构的防弹先进复合材料层压板.基于弹道侵彻试验和力学试验研究热塑性树脂基体对防弹先进复合材料弹道响应及力学行为的影响.研究结果显示:相比单一的热塑性树脂体系,以热塑性树脂混合体系作为基体制备...     

短纤维增强塑料中纤维定向及微观断裂形态分析

本文研究了四种注射模塑碳纤维增强热塑性复合材料的空间纤维分布和断裂形态（ＰＰＳ，ＰＥＩ，ＰＥＥＫ，ＰＡ）。运用了电子扫描电镜，对注塑试件断裂表面进行观察，发现除了芯部外，一般说来大多数纤维排列在注塑方向。在芯部的纤维倾向于和注塑方向垂直，但是，确切的纤维分布图与注胶口的设计以及基体的熔体粘度有关。检查材料的断裂表面发现ＰＥＥＫ和ＰＡ与纤维之间的界面结合最好，其次是ＰＥＩ。而且在芯部区断裂表面一般有定向纤维存在。尽管ＰＰＳ复合材料的界面键较弱，但与基体树脂相比在静态拉伸强度方面有较大改善。ＰＥＩ复合材料性能改进最少，而且在基体断裂时伴随着纤维的断裂。但是，最终最强的基体得到最强的复合材料，最弱的基体仍得到最弱的复合材料。     

碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料热冲压叠层模型

针对碳纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)在热冲压成型过程中涉及到大变形、各向异性和多场耦合的现象,为了表征CFRTP在成型中的力学特征,基于有限元方法与连续介质力学理论提出了一种热塑性树脂基体与碳纤维机织物的叠层模型。与单独采用碳纤维机织物超弹性本构模型预测CFRTP成型性能的方法相比,提出的叠层模型能够表征成型温度、压边力和纤维取向对CFRTP成型缺陷的影响,并能优化热冲压成型工艺参数。这一叠层模型具有简单实用和材料参数容易确定的优点,为碳纤维机织物增强热塑性树脂复合材料成型的数值模拟和成型工艺优化奠定了理论基础。     

玻璃与碳纤维混杂增强复合材料3D打印与实验

本研究基于热塑性材料熔融沉积成型工艺,研制了双喷头连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构增材制造平台,制备了不同混杂比的纤维增强热塑性复合材料结构试件,分析了不同结构试件的弯曲力学性能与失效模式,探索了嵌入碳纤维智能层的混杂纤维增强热塑性复合材料的力阻行为。结果表明：比较纯热塑性材料结构件,玻璃纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了115.99%,碳纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了198.76%;玻璃纤维与碳纤维混杂增强复合材料结构件具有负弯曲强度混杂效应和正弯曲模量混杂效应。可根据碳纤维电阻相对变化率对混杂增强复合材料结构的应变与断裂破坏状态进行实时自感知。研究结果为连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构件的高质高效制造与智能化提供了新工艺与新思路。     

碳纤维的质量与产量

前言随着科学技术的进步,碳纤维的质量在不断提高,产量与日俱增,应用日趋拓宽。它是五大增强纤维(硼纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维和凯芙拉纤维)中发展最快的一种,也是应用最广的一种。特别是作为高级复合材料(ACM)的增强纤维,倍受人们的关注,也影响着复合材料的发展进程。我国的碳纤维工业虽然有了长足的进步,但与国外先进水平相比,仍有七年左右的差距。这些差距主要反映在碳纤维的质量低,产量少,     

纤维类别对三维浅交弯联复合材料弯曲性能影响的数值模拟

借助绘图软件PRO/E建立一种三层三维浅交弯联机织复合材料结构细观模型,并借助大型有限元软件ANSYS对该复合材料的弯曲力学性能进行模拟分析。分别将纤维材料定义为玻璃纤维和碳纤维,树脂基体定义为环氧树脂E51。对比在1kN的弯曲载荷作用下,两种不同类别纤维作为增强体时的复合材料、纤维增强体和树脂基体的应力、应变分布情况,预测复合材料的破坏形式,并与实验结果定性对比。结果表明,玻纤作为增强体时比碳纤维表现出更大的弯曲应力和弯曲应变,更容易发生破坏;1kN弯曲载荷作用下复合材料的破坏形式主要为纤维增强体的变形,树脂基体的碎裂以及纤维增强体和树脂基体间的脱粘。     

多功能微机(手动)调控预浸胶机的研制

一.前言 预浸料是制造纤维增强复合材料用的一种预制铺层材料,也是用作复合材料设计和制造的中间材料。目前,在预浸料这一领域里的新发展,就象采用新纤维一样具有重大意义。 单向纤维预浸料所用增强材料常为玻璃纤维、碳纤维和有机纤维,所用树脂一般为热固性树脂和热塑性树脂。 预浸料的制造方法有:溶液胶预浸,熔融树脂预浸、熔融树脂涂膜后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、胶膜热融后传递预浸、热塑性树脂制成膜热融传递预浸、热塑性树脂纤维与增强纤维混合排列热融预浸(即双纤维预浸)、热塑性树脂直接熔融预浸等。 制造预浸料用设备如按功能分有单功能预浸机、多功能预浸机;按结构分有滚筒式定长预浸机、连续卷盘     

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。