RTM专用混合型树脂体系研究——反应特性与工艺特性研究

本文采用乙烯基酯树脂和环氧树脂体系共混改性的方法。研究和开发具有良好工艺性、耐热性和力学性能的低成本ＲＴＭ用树脂体系。研究表明,乙烯基酯树脂和环氧树脂体系具有良好的共混特性。ＤＳＣ及粘度分析研究表明,混合型树脂体系中的乙烯基酯组份分散了环氧树脂的反应放热,有效降低了７１１环氧树脂的反应速度和改善了树脂的工艺特性。使混合型树脂具有较好的ＲＴＭ工艺低粘度平台工艺性能。所研究的混合型树脂体系可用于ＲＴＭ     

三维连体织物格栅夹芯材料力学特性实验研究

以三维连体织物格栅夹芯材料为研究对象, 研究其在平压、 剪切载荷作用下的力学特性与破坏模式, 并考察格栅分布密度、 厚度和泡沫填充等对力学性能的影响, 揭示纤维芯柱间的协同作用。结果表明: 三维连体织物格栅复合材料及其夹芯材料平压及剪切性能随芯柱纬向间距的增大而减小; 三维连体织物格栅夹芯材料芯柱之间的协同作用随着芯柱纬向间距的增大而逐渐增大; 大厚度三维连体织物格栅复合材料平压破坏模式主要为芯柱失稳, 最终芯柱断裂破坏, 剪切破坏模式为芯柱受剪根部断裂。     

复合材料等厚层板热压成型中树脂流动过程数值模拟

树脂基复合材料热压成型过程中树脂流动在很大程度上决定着层板纤维含量、 孔隙含量以及层板尺寸 , 根据有效应力原理与达西渗流定律建立了描述复合材料等厚层板热压成型过程树脂流动与纤维密实的数学模型 , 采用有限单元方法实现了热压成型中纤维密实均匀状况的预报。分析了温度边界条件、 铺层方式对树脂流动过程的影响。结果表明: 温度边界条件对计算结果影响比较大 ; 铺层方式对层板厚度以及纤维体积分数分布规律影响非常大 ; 边界条件以及材料参数的准确性直接影响计算结果的可靠性。以 T700S/环氧 5228单向层板为例进行了实验验证 , 结果表明计算与实验结果的一致性非常好。      

电子束辐射固化环氧树脂的动态力学分析——辐射剂量、引发剂用量及热处理的影响

对电子束辐射固化的环氧树脂进行了动态力学分析。通过对不同样品凝胶含量、内耗tanδ及动态模量变化趋势的研究,得到电子束辐射剂量、引发剂用量和热处理等因素对环氧树脂辐射交联反应的影响规律。辐射剂量的增加使环氧树脂凝胶含量、玻璃化温度T_g及高温模量有所增加,但增长幅度在高辐射剂量下逐渐变小,且树脂交联体系的不均匀性随辐射剂量增大而有所增加。低剂量辐射下,环氧树脂固化物的玻璃化温度及高温模量随引发剂用量增加而增大,高辐射剂量下,引发剂的用量存在最佳值。经过热处理后辐射样品的交联程度得到提高,当热处理温度超过引发剂的热分解温度时,树脂体系中会存在因热固化反应而形成的局部交联网络。     

PSF/环氧共混基体体系增韧机理研究

通过对PSF/环氧共混体系剥离强度、DMA 及SEM 断口图象的分析研究, 揭示了共混体系相结构演变与脆韧转变的对应关系和增韧机理。研究表明, 当共混体系形成较均匀完整的PSF 连续网膜包覆环氧球粒分散相结构,并且网膜厚度小于0. 04 Lm 时, 体系呈现高韧性, 此时体系由断面上高韧性的PSF 网膜产生大量的塑性变形吸收能量而使体系增韧, 不同于传统“海岛结构”的增韧结构和机理, 研究结果对开发高韧性先进复合材料基体和结构胶粘剂具有重要意义。     

剑麻纤维表面特性及其浸润行为

采用Weibull统计分布方法量化了剑麻纤维的横截面积, 并考虑液体在剑麻纤维中空结构中的芯吸质量, 发展了基于Wilhelmy吊片法原理测试剑麻纤维与液体动态接触角的表征方法。在此基础上, 分析了不同表面处理方法对剑麻纤维微观结构、 表面化学组成、 表面能及其色散、 极性特性的影响规律, 并测试了剑麻纤维与E51环氧树脂的浸润性。结果表明: NaOH、 阻燃剂处理使剑麻纤维表面极性官能团增加, 纤维的表面能极性分量增加显著; 硅烷处理增加了剑麻纤维表面的极性基团含量, 但使其极性分量减小, 表面能略有下降; 并且剑麻纤维与E51树脂的浸润性与其极性比匹配特性密切相关。     

采用薄膜传感器的树脂基复合材料热压罐工艺密实压力测试方法

针对树脂基复合材料层板热压罐成型工艺,采用薄膜压力传感器建立了密实压力在线测试系统,用于监测成型过程中复合材料所受密实压力的大小和分布。研究了密实压力测试系统在热压罐工艺条件下的适用性,在此基础上以该系统为测试手段,研究了热压罐工艺下L形碳纤维/环氧树脂复合材料层板的密实压力变化规律及模具形式的影响。结果表明: 所建立的密实压力测试系统具有较高的准确性和动态响应性,能够测试高温条件及曲面位置的密实压力,满足复合材料热压罐成型过程中密实压力的在线测试要求; L形复合材料层板成型过程中拐角区与平板区的密实压力随热压罐压力增大而增加,但增加速度和最终大小不同,阳模成型时拐角区密实压力高于平板区,阴模成型时拐角区密实压力小于平板区和外加压力,表明曲面结构与平板结构的密实行为具有差异性。     

碳纤维丝束起毛量测试方法

为定量测试碳纤维丝束的断丝起毛程度,建立了碳纤维丝束起毛量测试方法,并搭建了测试装置。采用所建立的方法对2种国产T800级碳纤维进行起毛量测试,研究了丝束展宽、张力、毛丝吸附材料等测试条件对测试结果的影响。采用优化的测试条件,测试了几种进口、国产T700级、T800级碳纤维丝束的起毛量。实验表明,所建方法操作简单,适用性较广。对于12K的T800级碳纤维,当纤维张力为1~2N,海绵孔隙大小在0.1~0.6mm,且受到的载荷大小为1~4N时,测试结果比较理想。对于起毛量较高的碳纤维,需保证一定的纤维展宽使丝束内部的毛丝暴露,从而保证测试结果的准确性。     

树脂流动对气泡运动特性的影响

为了排除复合材料成型过程中的气泡, 建立了气泡运动可视化装置, 研究了树脂流动状态和流动速度对气泡运动速度的影响, 并在此基础上建立了气泡运动模型。研究结果表明: 树脂流动对气泡运动有明显的带动或阻碍作用。当树脂流动方向与气泡运动方向相同时, 随着树脂流速的增加, 气泡的运动速度明显增大; 而流动方向相反时, 随着树脂流速的增加, 气泡的运动速度呈明显下降的趋势。所建立的气泡运动模型与实验结果基本吻合。该研究结果将为热压成型过程中气泡运动模型的建立奠定基础。      

液体在单向织物面内毛细浸润特性实验研究

测试了高温条件下环氧树脂在玻璃纤维单向织物和碳纤维单向织物平面内的毛细浸润行为, 探讨了温度、纤维-液面夹角对浸润特性的影响规律, 分析了树脂与纤维接触形成的弯液面对测试结果的影响。研究结果表明, 升高温度、增大纤维2液面夹角均有利于提高浸润速度和浸润质量。