树脂基复合材料汽车构件的研制

以复合材料汽车引擎盖和一款节能赛车的车身为研究对象,探索了模具制造新工艺、新材料的选用以及无模快速成型新技术.在复合材料汽车引擎盖的研制中,利用电镀工艺制得了具有镜面效果的低成本复合材料成型模具,并使用强芯毡作为芯层材料,采用真空导流工艺制备出了高质量的汽车复合材料引擎盖,和金属引擎盖相比,具有明显的减重效果;在节能赛车车身研制过程中,利用无模快速成型技术减少了复合材料构件研制周期,降低研制费用,并制得了高性能的赛车车身.     

热压罐外预浸料成型工艺研究进展

为制备与热压罐工艺相同质量与性能的复合材料主承力及次承力结构件,出于降低成本、提高效率、生产更大制件等因素考虑,航空航天领域开发了热压罐外(Out-of-Autoclave, OoA)预浸料成型工艺。与传统的热压罐工艺相比,OoA成型工艺资金投入和运营成本较低,可使用的固化设备、工装、材料范围更广,并能够制造超过现有大型热压罐尺寸的超大型结构件。本文概述了热压罐外预浸料成型工艺的研究进展,介绍了OoA预浸料的形式,对OoA预浸料成型工艺的预压实、纤维密实、缺陷形成和固化周期进行了探讨。最后,讨论了OoA预浸料材料的未来发展。     

碳纤维机织物面密度稳定性控制因素分析

碳纤维机织物面密度的稳定性会对后续一系列复合材料的性能产生影响.因此,机织物面密度的稳定性控制较为重要.通过数据具体分析了碳纤维的线密度和表面上浆量的波动对机织物面密度稳定性的影响,分析表明,碳纤维的线密度和表面上浆量的波动对机织物面密度影响较大,其中,碳纤维线密度的稳定性对机织物面密度稳定性影响更为显著.另外,从碳纤维生产工艺方面对碳纤维线密度和表面上浆量的稳定性控制进行了分析说明.     

风电叶片用碳纤维复合材料研究进展

双碳背景下，为实现净零排放，作为清洁可再生能源的风能的大规模利用已是全球共识，特别是随着发电成本的降低及节能减排需求的提升，全球风能发电行业发展迅猛。随着风电叶片长度的不断增加，碳纤维复合材料因其轻质高强、可设计性及低成本等优势，成为风电行业不可替代的主要原材料。本文回顾了全球风电市场及风电叶片的成型工艺和材料，重点阐述了维斯塔斯风电叶片主梁的革命性创新设计成果-拉挤碳板叠层灌注工艺，碳板主梁提高了叶片强度，降低了叶片质量，并有效降低制造成本，极大地促进了碳纤维复合材料在风电叶片上的应用；展望了风电叶片的发展趋势，随着风电行业迎来更大的发展，必将进一步提升碳纤维复合材料的需求。     

关于炭纤维复丝拉伸性能测试的一些看法

通过对炭纤维复丝拉伸性能测试中所涉及的浸胶方式、加强片、含胶量、测试环境及设备、人员等因素进行分析,采用对比的方式进行测试结果总结发现,除纤维本身的不稳定影响炭纤维复丝拉伸性能之外,制样方法、人员操作、测试设备等均对其有着很大的影响,炭纤维复丝拉伸性能的测试需优化,避免误差的进一步产生.     

几种国产高模碳纤维特性实验分析

采用SEM、金相显微镜、AFM、XPS、XRD表征了3种国产（CCM40J,CCM40,CCM46J）和1种进口（东丽M40JB）高模碳纤维的表面特性及结晶结构,并对高模碳纤维与环氧树脂的微观界面及复丝力学性能进行了研究。结果发现:高模碳纤维的表面都存在明显沟槽,但表面粗糙度差异不大,均有圆形、腰果形、椭圆形等截面形状;表面主要含C、O、N、Si 4种元素,M40JB的O/C比和活性碳原子含量都高于国产高模碳纤维;按M40JB、CCM40J、CCM40、CCM46J的顺序,石墨微晶尺寸越来越大,石墨化程度增高,M40JB的取向度最小,CCM46J的取向度最大,而CCM40J与CCM40的取向度相近;表面能大小顺序为M40JB > CCM40 > CCM46J > CCM40J,80 ℃时与环氧树脂E51、固化剂4,4'-二氨基二苯砜（DDS）的树脂体系E51-DDS和4,4'- 二氨基二苯甲烷环氧树脂（AG80）、固化剂DDS的树脂体系AG80-DDS的动态接触角均在35°~50°之间,说明浸润性良好;CCM46J与E51-DDS的界面剪切强度（IFSS）最高,M40JB与AG80-DDS的界面剪切强度最高;国产3种高模碳纤维复丝的拉伸强度和拉伸模量都高于M40JB,其中CCM40J的拉伸强度最高,CCM46J的拉伸模量最高;所测高模碳纤维复丝的压缩强度能达到各自拉伸强度的44%~53%,CCM46J复丝的压缩强度最高。      

固化阶段环氧树脂表面能及其极性变化的表征

采用座滴、吊片等间接表面能测试方法,表征分析了固化阶段2种典型环氧树脂体系的表面能变化规律,并对座滴法测得的总表面能极性、色散分量进行了深入研究。结果表明：2种方法测得的环氧618-咪唑体系和环氧5224体系的总表面能随固化时间延长均呈下降趋势,座滴法测得的树脂表面能高于吊片法;座滴法结果表明2种环氧树脂体系表面能极性分量均随时间延长而降低;红外分析表明,环氧618-咪唑体系表面能的极性分量的降低是由于羟基及环氧官能团的减少。     

工装材料和厚度对复合材料热成型性能的影响

不同材料的复合材料金属成型工装具有不同的热特征,热特征影响预浸料固化过程中升降温速率,影响到树脂流动和产品性能。生产高性能的复合材料产品,需要选择和设计升降温曲线接近于材料固化曲线的工装材料和相应厚度的随炉试片工装。文中测试的Invar钢和Q235钢两种材质工装固化曲线,包括Invar工装型面和工装内部、不同厚度随炉试片工装、Q235钢工装温度和升降温速率表征等。不同热量传递方式和低导热率导致了Invar工装的内部温度响应滞后于型面温度响应。作为表征产品性能的随炉试片工装,需要选择与产品工装温度特性匹配的工装作为随炉试片工装。Q235钢的导热率高,工装有较快的温度响应,型面温度均匀。     

国产PAN基高强中模型碳纤维的电化学表面改性研究

以国产聚丙烯腈基(PAN)高强中模型碳纤维为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)、表面动态接触角测量仪、扫描电镜(SEM)等手段,表征分析其表面活性与力学性能,同时考察了不同表面状态碳纤维复合材料的层间剪切性能。研究结果表明,电流密度对纤维表面元素含量,-OH、-C=O、-COOH官能团含量、极性自由能影响显著。当电流密度为0.23 m A/cm2时,纤维表面活性最高,极性自由能达到最大值5.5 m/Nm,层间剪切强度达到111 MPa,分别比未处理纤维提高了10倍和68.2%。     

碳纤维国家标准解读及产品系列化考量

碳纤维是国民经济、国防军工、宇航工业不可缺少的先进材料。近年来,国内涌现出一大批碳纤维生产厂家,所生产的产品规格不一,呈现出多、杂、散的局面,对用户的使用造成了极大的困扰,同时也不利于生产厂家的进一步发展,因此我国碳纤维迫切需要统一标准,对碳纤维行业进行规范,以促使我国碳纤维产品的质量水平不断提高,满足社会发展的需求。