Development of flax-PP based twist-less thermally bonded roving for thermoplastic composite reinforcement

In the present work, a novel, flax-polypropylene (PP) based twist-less, thermally bonded, flexible roving has been produced in a specially designed machine. Fibres in the roving are highly oriented towards the roving axis and are held together by means of thermoplastic resin. This type of twist-less rovings is expected to provide better strength translation in thermoplastic composites. Box and Behnken design has been used to study the effects of different roving formation process parameters on different properties of thermally bonded roving. It has been observed that the weavability, tenacity, modulus and flexural rigidity of thermally bonded roving increases with increasing thermal treatment temperature. Whereas, modulus and flexural rigidity of the thermally bonded roving initially decrease and then start increasing with increasing natural fibre content and number of drawing passages. The tenacity and weveability performance of the thermally bonded roving increase with increasing natural fibre content and number of drawing passages.     

热压罐工艺树脂压力测试系统适用性实验研究

采用玻璃纤维织物/环氧树脂E51预浸料研究热压罐工艺树脂压力在线测试系统适用性,分析了树脂黏度对测试系统动态反应特性的影响,进而测试了热压罐工艺零吸胶条件下等厚、非等厚及L形预浸料铺层内部的树脂压力,并与理论模型计算树脂压力对比,以分析测试系统的准确性。结果表明: 树脂黏度明显影响系统的动态反应特性,当树脂黏度低于25 Pa·s时树脂压力测试系统具有较高的动态反应特性,满足复合材料内部树脂压力测试需求; 对于所研究的各种形式的预浸料铺层,树脂压力测试值与理论值有很好的一致性,当热压罐压力达到0.5 MPa,相对误差约为2%,验证了系统的准确性。     

RTM和预浸料共固化树脂体系界面层特性

RTM和预浸料两种工艺共固化会形成一个界面层,采用差热分析和红外光谱研究环氧树脂/酸酐和环氧树脂/双氰胺共固化体系的反应,采用正电子湮没技术测试了共固化体系所形成界面中的自由体积尺寸和浓度.结果表明,单独体系的反应峰大约是1 60℃,两种工艺树脂混合后,反应峰向高温方向移动,为275.14℃;同时放热量从RTM体系的236.2 J/g和预浸料体系的193.9 J/g降低至83.15 J/g;界面层的自由体积尺寸和浓度比两个单独固化体系的大,弯曲强度分别从RTM体系的140.2 MPa和预浸科体系的105.4MPa降至83.4 MPa.两种体系的固化剂相互反应,致使共固化体系反应不完全,形成一个力学性能较低的共固化界面层.     

Production planning optimisation for composite aerospace manufacturing

Composite materials proved highly successful for aerospace applications in the last decades, but increased cost pressure forces the composite industry to become more efficient. This requires new manufacturing technologies and optimised processes as raw material costs and labour costs are basically fixed when wanting to keep production on site. Probably the most defining process for aerospace composite production is manual layup of prepreg material with subsequent curing in an autoclave. From production planning view, this combination poses the challenge of transition from discrete layup manufacturing to batch curing processing with the restriction of limited allowed storage time of the prepreg material prior to cure. In this paper, a new approach for production order optimisation at the conjunction of discrete and batch processing is presented. The APOLLO named tool is designed to decrease throughput times, streamline production and increase autoclave utilisation in the composite aerospace industry.     

预浸料的质量控制

预浸料的原料质量尤其是树脂质量是保证预浸料性能的基础,在预浸料制备过程中,及时、有效、无损的在线监测是预浸料发挥性能的保证。简要介绍了几种常用的在线监测手段,包括β射线监测、超声波监测、红外光谱监测及近红外光谱监测等。此外,预浸料成品的质量控制是复合材料性能的关键,其中凝胶时间、树脂流动性、挥发分含量、树脂含量、单位面积纤维质量等是预浸料重要的质量指标。     

加热技术在半固化片裁切中的应用

针对目前半固化片裁切过程中因纯机械裁切导致的切口边缘发白分层;pp粉尘、玻璃丝纤维掉落污染环境、危害工作人员身心健康以及纯机械裁切工艺为后续工序带来的诸多麻烦和带来的缺陷,本文提出一种新的裁切方法,此种技术结合半固化片自身的特性,利用加热的原理,通过精确控制加热的温度、加热时间以及机构的动作过程使半固化片中的树脂在极短的时间内达到软化但尚未达到半固化片中玻璃纤维燃烧的温度条件下进行裁切,从而达到了半固化片裁切刃口整齐、不掉粉、不发白、不烧焦,且能够自动封边的切割效果。     

预浸料拉挤成型装备技术研究

以预浸料拉挤成型为需求背景,研究了先进拉挤装备技术。较详细地介绍了:①预浸料拉挤工艺流程,设备的设计思路;②设备的组成部分:预成型装置、热压成型装置、牵引夹持装置,及其工作原理和主要特点。重点介绍了热压成型装置,该装置采用了倍力气缸加杠杆的压力机构,既达到了所需压力,又节约了成本;③控制系统采用PLC作为控制核心实现了成型过程的可靠控制。试制的系统运行平稳且成本低,既可作为预浸带拉挤试验装置的原理样机,又可为制造工艺研究提供手段。     

风机叶片用单向碳纤维预浸料性能研究

为了提高风机功率,叶片的长度不断增加,因此碳纤维在风机叶片中的应用成为了必然趋势。本文研究了三种单向碳纤维预浸料的拉伸、弯曲、压缩以及纵横剪切性能,通过性能测试和断口微观观察分析发现,三种碳纤维/环氧树脂预浸料的纤维和树脂在性能上存在一定的差异,为合理选用风机叶片材料提供了一定的实验基础。     

高速列车地板用蜂窝夹芯结构复合材料隔声性能

为满足轨道交通轻量化需求,实现芳纶蜂窝夹心复合结构在高速列车中的隔声应用,本文通过热压成型法和四传感器阻抗管法分析蜂窝芯规格(密度和边长)、面板材料(碳纤维,玻璃纤维,聚苯硫醚(PPS))和玻璃微珠改性对蜂窝夹芯板隔声性能的影响。结果表明,蜂窝芯密度增大,隔声性能提升,而蜂窝芯边长对隔声性能几乎无影响;在100~2 500 Hz区域,以PPS为内层,碳纤维为外层,玻璃微珠质量分数为5%时蜂窝夹芯板隔声性能最优,平均提高5~8 dB。与目前时速350 km/h动车内采用的标准铝蜂窝夹芯板相比,芳纶蜂窝板不仅具有相近的隔声性能且能实现30%左右减重。因此,芳纶蜂窝夹芯板具有替代标准铝蜂窝成为高速列车新一代隔音地板的应用前景。     

宽幅热熔预浸复合材料生产设备的研制

介绍了使用热熔预浸复合材料的主要领域和国内首创的用二步法生产宽幅热熔预浸复合材料的2台主要设备——1250热熔胶膜机及1250热熔预浸机的主要部件的结构,及该设备开发成功的重要意义。