真空导入模塑成型工艺的研究进展

真空导入模塑成型工艺(VIMP)因其具有低成本、环保和适于大型制件一次整体成型等优点而成为复合材料成型制备领域的研究热点,并已广泛地应用于船舶舰艇、风电叶片以及建筑工程材料的制造等领域。介绍了VIMP的工艺原理、特点和技术要求,综述了VIMP工艺中树脂流动行为的研究进展以及VIMP工艺的应用进展,并展望了VIMP工艺的研究方向。     

二氧化双环戊二烯改性树脂基复合材料的制备与性能

采用双酚A型环氧树脂(E-51)改性二氧化双环戊二烯树脂(CDR-0122),以改善其力学性能。首先根据复合材料力学性能选择较好的稀释剂,然后比较树脂基体在改性前后的玻璃纤维(Gf)和炭纤维(Cf)复合材料的基本力学性能和耐热性能。结果表明,环己二醇二缩水甘油醚(CDX-1180)是优于丙酮的一种稀释处理剂。同时用CDX-1180做稀释剂处理时,树脂基体经改性后,所制得的Gf层合板拉伸强度和拉伸模量分别提高了19.1%和16.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了20.5%和12.6%;所制得的Cf层合板拉伸强度和拉伸模量分别提高了9.7%和8.7%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了26.2%和7.0%;E-51改性CDR-0122树脂复合材料相比纯的CDR-0122树脂复合材料的玻璃化转变温度和热稳定性都略有提高。     

ZnO/E-51复合涂料上超疏水表面的制备

采用ZnO和环氧树脂机械搅拌制备ZnO/E-51复合涂料,通过真空袋压、室温固化成型,再通过化学刻蚀与表面修饰,在ZnO/E-51复合涂料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性。结果表明化学刻蚀在复合涂料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰,可改变复合涂料表面微-纳米尺度二元粗糙结构,影响表面的疏水性能,当修饰时间为30min时,其表面与水的平均接触角最高达152.21°。     

拉应力对玻璃纤维增强聚合物基复合材料介电强度的影响

在拉应力条件下, 测试了聚合物基体和单向玻璃纤维增强聚合物基复合材料的介电强度, 探索了聚合物基体和玻璃纤维/聚合物复合材料的介电强度与拉应力的关系, 提出并证明了聚合物基体的介电强度与拉应力呈负指数关系, 复合材料中纤维与基体的界面是影响材料介电强度的主要因素。     

真空导入模塑工艺纤维预成型体厚度变化和流体压力变化研究进展

纤维预成型体厚度控制问题是真空导入模塑工艺(Vacuum infusion molding process,VIMP)面临的主要挑战之一。综述了国内外关于纤维预成型体压实回弹特性和渗透率特性的研究进展,介绍了VIMP工艺在一维线性流动和二维径向流动时厚度变化的理论模型,分析了流体压力特性方程的求解、流体压力场的分布和流体压力对厚度的影响,指出了Correia推导过程中存在的问题并进行了修正,总结了厚度变化对VIMP工艺及复合材料制品的影响,并对VIMP工艺厚度变化的理论研究和工艺控制进行了展望。     

复合材料补片胶接补强铝合金板残余热应力研究

复合材料补片胶接技术是一种有效修复飞机受损铝合金构件的低成本方法.补片与铝合金材料热膨胀系数的显著差异,会在构件中引入残余热应力,对构件性能造成不利影响.文中采用单向碳/环氧复合材料补片对航空铝合金LY12CZ薄板进行单面补强,并通过确定应力释放温度测量了铝板及补片上的残余热应变.结果表明,对完好铝板而言,铝板和补片的残余热应变可分别达到-488 με和285 με;对于含中心裂纹铝板而言,裂纹长度对于残余热应变的影响较小.采用经典层合板理论和双金属片模型分别预测了复合材料补片及铝合金板在胶接面上的残余热应力.经典层合板理论对补片和完好铝板残余热应力的预测值分别为-79.8 MPa和50.8 MPa;双金属片模型的计算值偏大,分别为-98.4 MPa和64.6 MPa.     

玻璃纤维芯-铅网增强橡胶复合材料动态性能

制备了具有不同结构和界面结合强度的玻璃纤维芯2铅网增强橡胶复合材料( GF- Pb/ R) , 并通过测试复合材料的力滞回线, 研究了其在3～20 Hz 时的动态性能。结果表明, GF- Pb 网增强结构可以同时提高橡胶的动态力学性能和阻尼性能, 其中GF-Pb 网垂向增强方式的性能改善效果明显, 当GF-Pb 网体积分数为4 %时, 其动刚度和损耗因子的提高率可分别达到49 %和25 %。GF- Pb/ R 复合材料阻尼性能是材料阻尼、界面微滑移阻尼、Pb 塑性变形阻尼等多种阻尼机制共同作用的结果。界面粘结强度显著影响了复合材料的力学性能和阻尼行为: GF-Pb/ R 刚度随界面结合强度的增大而提高; 损耗因子按照界面中等强度结合、强结合、弱结合的顺序递增。      

大载荷下空间桁架结构主承力用碳/环氧推力管的重量优化设计

航天发动机推力支架空间桁架结构通常采用金属材料。碳／环氧复合材料用于这种空间桁架结构的主承力推力管可以显著减轻推力支架的重量。为了节约昂贵的实验费用，通常先对支架结构和重量进行优化设计。本文以橡胶芯模辅助RTM工艺制备的碳／环氧管件为模型建立了某种结构优化后的推力支架空间桁架结构的有限元模型，采用大型有限元分析软件ANSYS7．0对推力管的外径、壁厚和重量进行了优化设计，得出推力管最佳参数为外径7．8cm，壁厚2．23mm，总重11．58kg。     

膨胀芯模法制备炭/环氧主承力管件研究

对膨胀芯模法制备主承力复合材料管件的工艺原理进行了阐述,对工艺过程的关键环节进行了深入研究,并对该工艺制备的炭/环氧主承力管件进行了轴压强度实验研究.通过与相同材料体系制备的相同尺寸的缠绕管件的轴压强度和截面微观形貌的对比研究,表明膨胀芯模法制备的复合管件性能更好.     

双酚A型环氧树脂(E-51)改性二氧化双环戊二烯(CDR-0122)的性能研究

采用双酚A型环氧树脂(E-51)对耐高温环氧树脂体系二氧化双环戊二烯(CDR-0122)进行了改性处理。分析了E-51改性前后的物理特性,考察了改性前后浇铸体的冲击性能、弯曲性能和玻璃化转变温度,以及树脂基玻纤复合材料的基本力学性能。实验结果表明,E-51与CDR-0122有良好的相容性,且CDR-0122和E-51/CDR-0122树脂体系都应密封保存。添加E-51后浇铸体的冲击强度和弯曲强度分别提高了141.48%和52.38%,玻璃化转变温度下降了2.73%;E-51改性后的树脂基玻纤复合材料的弯曲强度和拉伸强度分别提高了20.5%和19.1%。