单丝断裂双树脂法研究碳纤维/环氧树脂界面粘结性能

建立了单丝断裂双树脂体系法,利用外层树脂的韧性使包埋于内层脆性树脂中的纤维单丝断裂达到饱和,解决了断裂伸长率较低的树脂基体采用传统的单丝断裂法无法测得界面剪切强度的问题.分别采用界面剪切强度和界面断裂能作为表征参量,考察了干态及湿热条件下两种T300级和两种T800级碳纤维/环氧树脂的界面性能,并与单丝断裂单树脂体系的界面性能进行比较.结果表明:单丝断裂双树脂体系与单树脂体系在表征碳纤维/环氧树脂的界面性能上定性规律一致;双树脂体系界面断裂能和界面剪切强度均可评价界面的耐湿热性能,且二者得到的变化规律一致;湿热处理后界面粘结性能均呈下降趋势,国外碳纤维体系的界面耐湿热性能明显优于国产碳纤维体系.     

快速固化环氧树脂及其碳纤维/环氧复合材料性能

采用双酚A型环氧树脂（DGEBA）、改性咪唑（MIM）及改性脂肪胺（MAA）研制快速固化树脂体系。分别利用DSC和流变仪测试了树脂体系的固化特性与流变行为,优选了树脂配方。采用真空辅助树脂灌注工艺（VARIM）制备了快速成型的碳纤维/环氧复合材料层板,考察了层板的成型质量和力学性能,并与常规固化的层板性能进行了对比。结果表明：采用优选的树脂配方,120 ℃下树脂在5 min内固化度达95%,碳纤维/环氧复合材料层板成型固化时间可控制在13 min以内,固化度达95%以上,并且没有明显缺陷;与常规固化相比（固化时间大于2 h）,快速固化碳纤维/环氧复合材料层板的弯曲性能和耐热性能降低幅度较小。     

炭纤维特性与炭纤维/环氧树脂界面断裂能关联分析

采用基于WND(Wagner-Nairn-Detassis)能量模型的单丝断裂法,测试了5种国产炭纤维、2种国外炭纤维与航空结构用环氧树脂复合体系的界面断裂能,通过SEM,AFM,IR以及XPS等手段分析了7种炭纤维的表面物理化学特性,并研究了炭纤维特性与界面断裂能的关联。结果表明:对于所研究的炭纤维/环氧树脂体系,去除炭纤维表面上浆剂后界面断裂能下降,说明上浆剂可以在一定程度上提高界面的韧性。此外,实验范围内,纤维拉伸强度较高时,测得的界面断裂能较高,炭纤维表面粗糙度较高时,测得界面断裂能较高,说明纤维拉伸性能和表面粗糙度对界面韧性有重要影响,而与这两种因素相比,上浆剂的种类影响相对较小。研究结果为高性能国产炭纤维的研发和炭纤维/树脂匹配性的评价提供了重要的实验数据。     

阳离子引发剂对环氧树脂电子束辐射固化的影响

研究了碘Weng盐引发剂对于环氧树脂电子束辐射固化效果的影响。在环氧树脂溶液的辐射反应过程中，反应体系的引发速率和增长速率迅速达到最大值，然后不断减小。随着电子束辐射的进行，加入引发剂的环氧树脂体系温度以较快速度达到一个峰值后回落，并逐渐保持在一个稳定值。引发剂用量增加，环氧树脂辐射固化厚度以及在相同位置的固化度呈现一种先上升后下降的趋势。     

热压成型工艺单向铺层纤维密实状态研究

针对热压成型过程,利用光学显微镜及量化统计模型,系统研究了复合材料单向铺层纤维的密实状态,提出了纤维理论密实值和工程密实值的表征参数hL、hG.利用纤维密实值可以预测达到所需纤维体积分数时的工艺压力,为优化热压成型工艺窗口和短程流动模型的建立提供了重要的实验依据.     

炭纤维增强树脂基复合材料层合板低速冲击性能实验研究

对 3种炭纤维增强树脂基复合材料( T300/ N Y9200Z、T300/ Q Y8911和 T700S/ 5228)层合板进行了落锤冲击实验 , 并对冲击后试样进行了冲击后压缩性能测试。通过对凹坑深度2单位厚度冲击能量( d 2e)曲线 , 损伤面积2凹坑深度( S2d)曲线和冲击后压缩破坏应变2凹坑深度(ε 2d)曲线的对比分析 , 讨论了这 3 种复合材料层合板的低速冲击性能(即损伤阻抗和损伤容限) 。利用热揭层技术对拐点前后的复合材料损伤状态进行了观察 , 对损伤机制进行了讨论。实验结果表明 , 在 3种材料的 d 2e曲线 , S2d曲线和ε 2d曲线上均存在对应的拐点 , 该拐点同时也是不同损伤形式的转变点。凹坑深度在小于拐点时 , 损伤形式以基体裂纹和分层损伤为主 , 凹坑深度大于拐点时 , 分层损伤基本不再扩展 , 损伤的发展主要以纤维断裂的扩展为主。     

空气中无压烧结Al2O3/SiC陶瓷的微观结构及性能

研究了Al2O3/SiC陶瓷在空气中的烧结行为,实现了该体系在空气中的致密化烧结,1600℃添加10%(体积分数,下同)SiC的试样致密度达到97.6%,维氏硬度达到14.45GPa.探讨了烧结温度与SiC含量对Al2O3/SiC陶瓷微观结构和致密度、硬度等性能的影响,高温下烧结可得到较致密的陶瓷,但SiC含量超过30%的试样会产生"夹心"现象.探索了粉末埋烧对陶瓷致密度的影响,表明埋烧的方法可以降低低SiC含量试样的气孔率,起到抑制氧化的作用.     

混杂纤维复合材料热膨胀性能及混杂效应的研究

通过力学和热性能实验分析了混杂复合材料的混杂结构、混杂方式及界面状态与热膨胀性能的关系。给出了混杂复合材料混杂效应系数的估算公式，并进行了实验验证。分析了热效应对混杂效应的影响。发现层间和夹心混杂复合材料的热膨胀量随炭纤维相对含量的增加而减少；经过表面处理后的纤维层间混杂复合材料的热膨胀量明显大于未处理的混杂复合材料。研究结果对混杂复合材料的应用有重要的意义。     

828环氧树脂体系电子束固化反应机理的研究

对电子束（EB）辐射828环氧树脂的固化反应机理进行了研究，考察了不同引发剂，稀释剂对树脂体系辐射反应的影响。实验发现，阳离子型光引发剂可以引发环氧树脂的电子束辐射固化反应，传统的热固化体系并不适用于电子束固化，稀释剂的使用会降低反应体系的固化度，其中活性稀释剂的影响较小，供电子型溶剂会对环氧树脂的辐射固化反应起阻聚作用。以环氧丙烷作为单官能团环氧花合物，采用红外光谱，自由基捕捉技术与气相色谱－质谱相结合的方法，研究了电子束辐射环氧丙烷－碘Weng盐体系的辐射反应机理，推导出由碘Weng盐在电子束辐照下分解，随后产生质子酸，引发环氧丙烷阳离子开环聚合的反应过程。     

热处理对电子束辐射固化环氧树脂的作用效果

通过对热处理前后电子束辐射固化环氧树脂的动态力学分析，研究了不同样品的凝胶含量tanδ以及动态模量和变化规律，结果表明，对电子束辐射固化的环氧要树脂进行热处理，可以提高样品的固化程度和玻璃化温度（Tg），热处理后样品的模量随着温度的升高而下降的幅减少，随着辐射固化度的增加，热处理的影响减弱，当热处理温度超过辐射引发剂的引发温度时，在样品的tanδ曲线上出现反应局部热交联网络的松驰峰，在辐射固化度相近的情况下，树脂体系中的引发剂含量和分子量对热处理的效果有重要影响，分子量分布多样性的环氧树脂体系在热处理后的固化程度，Tg以及高温模量都较高，对于同样的环氧树脂体系，经过足够剂量的电子束辐射或进行适宜的热处理，所得固化物的Tg和高温模量均优于热固化样品。