环氧基POSS处理碳纤维对聚酰亚胺复合材料性能的影响

以均苯四甲酸酐(PMDA)、间苯二胺(m-PDA)为单体制备出高黏度的聚酰胺酸(PAA),然后采用环氧基多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)并辅以2-乙基-4-甲基咪唑固化剂对碳纤维(CF)进行表面处理,再将其与已制备的PAA经载玻片涂膜高温固化制得聚酰亚胺/碳纤维(PI/CF)复合材料,通过FIIR、拉曼光谱、XRD、SEM研究了改性碳纤维对PI/CF复合材料性能的影响。研究表明:POSS的接枝改性增加了CF表面的粗糙度和无序程度,固化剂2-乙基-4-甲基咪唑的加入进一步促进了接枝过程,大量POSS接枝并固化于CF表层,使CF表层粗糙度进一步增加,进而改善了CF与PI基体的界面黏合力和相容性。拉曼光谱研究表明,改性前后CF拉曼光谱经分峰拟合得到的具体参数,涂覆改性后CF的R值有所提升,从2.57提升到2.91,以咪唑作为促进剂处理后R值提升至3.18,提升了23.7%。La值从1.71 nm降至1.38 nm。力学性能分析表明,相比接枝前的CF,接枝处理可明显提高PI/CF复合材料的力学性能,添加3%CF并以POSS涂覆处理,拉伸强度和弹性模量分别较改性前提升了11.1%和6.1%,而涂覆POSS并辅以咪唑固化促进剂改性后拉伸强度和弹性模量分别较改性前提升了24.3%和12%,但是断裂伸长率却有所下降。     

热处理对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）技术制备了环氧树脂/碳纤维（EP/CF）和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡（EP/CF/GF）复合材料。测试了两种纤维铺层方式中树脂流动距离的平方与流动时间的关系,对两种铺层纤维体系的渗透率进行了研究对比;将两种复合材料进行高温处理,并且对其高温处理前后的力学性能进行分析;利用扫描电子显微镜（SEM）观察了复合材料的拉伸断口形貌。结果表明,EP/CF/GF中GF毡的松散结构使树脂更易流动;高温热处理造成了EP/CF弹性模量和拉伸应变的降低,其中弹性模量降低了9.97 %、拉伸应变降低了11.36 %,但对EP/CF/GF的影响较小;GF毡的加入造成了2种复合材料弯曲性能的下降;未经处理的复合材料断口表面光滑,而热处理后的复合材料断口表面粗糙且有大量基体附着。     

低密度高导热CF/EP复合材料的制备及性能

将碳纳米管(CNT)和空心玻璃微珠(HGS)添加到环氧树脂(EP)中,利用模压工艺制备碳纤维(CF)/EP复合材料。结果表明：同时添加CNT和HGS可以有效降低CF/EP复合材料的密度,改善复合材料的力学性能,提高复合材料的导热性能,且当CNT和HGS质量比为1∶4时,复合材料综合性能最优,与不添加CNT和HGS的CF/EP复合材料相比,该复合材料的密度下降了8.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了22.0%和30.1%,拉伸强度提高了8.9%,导热系数提高了87.1%。     

相容剂PE-g-MAH对HDPE/CF复合材料力学性能的影响

将马来酸酐接枝聚乙烯(PE-g-MAH)作为相容剂添加至碳纤维(CF)增强高密度聚乙烯(HDPE)复合材料中,考察了PE-g-MAH的添加对HDPE/CF复合材料力学性能的影响。结果表明:相容剂PE-g-MAH的添加提高了CF和HDPE基体的界面相容性,改善了HDPE/CF复合材料的性能。其中,当CF、PE-g-MAH的添加量分别为15和9份时,复合材料HDPE/CF/PE-g-MAH具有最佳综合力学性能,其冲击强度较HDPE/CF(100/15)二元复合体系提高了17.7%,而拉伸及弯曲强度则有所下降,较HDPE/CF(100/15)分别降低了35.39%和11.80%。     

CE/EP/CF复合材料的湿热性能研究

采用溶液预浸渍法分别制备了两种碳纤维(CF)增强环氧树脂(EP)改性氰酸酯树脂(CE)(CE/EP/CF)复合材料,研究了该复合材料的吸湿行为及湿热环境对其力学性能和微观结构的影响。结果表明,CE/EP基体具有比EP更小的吸湿能力;湿热环境对CE/EP/CF复合材料的纵向拉伸强度影响不大,但对其层间剪切强度的影响较为显著。     

EP/POSS/SiO2纳米复合材料性能研究

以自制的两种不同黏度的环氧基倍半硅氧烷(POSS)为改性剂,对双酚A型环氧树脂(EP)/4,4’–二氨基二苯砜(DDS)进行改性,制备EP/POSS杂化材料。再以纳米SiO2为填料制备了EP/POSS/SiO2纳米复合材料。结果表明,与EP相比,杂化材料和纳米复合材料的弯曲强度和弯曲弹性模量都有所提高,其中纳米复合材料(分别添加低黏度和高黏度的POSS)的弯曲弹性模量分别提高了15.03%和9.44%,添加高黏度的POSS和纳米SiO2后其杂化材料和纳米复合材料体系的弯曲强度均有所提高,杂化材料和纳米复合材料的最大分解温度和在高温时的热残留量都有所提高。     

聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的制备及其性能研究

通过双螺杆挤出机制备了聚丙烯/马来酸酐接枝聚丙烯/环氧树脂/玻璃纤维（PP/PP-g-MAH/EP/GF）复合材料,并研究了PP-g-MAH含量、EP含量及固化剂对复合材料力学性能的影响。结果表明,PP-g-MAH含量为10份,含有固化剂EP的含量为3份时,复合材料的综合力学性能最佳;与不加EP的复合材料相比,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了41 %、47 %、86 %。扫描电子显微镜分析表明,EP的加入明显改善了GF和PP基体的黏结强度。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

环氧树脂/氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用改进的Hummers法制得氧化石墨烯(GO),用溶剂混合法制备了环氧树脂(EP)/GO复合材料,对有关产物结构进行了表征,研究了GO含量对复合材料力学和热学性能的影响。结果表明:GO分子中存在含氧基团,其层间距约为天然石墨的2.24倍;当GO质量分数为1.0%时,EP/GO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率均达到最大值,分别比EP提高了80%和69%,断裂面呈韧性断裂特征;当GO质量分数为1.5%时,EP/GO复合材料的玻璃化转变温度达128.4℃,比纯EP提高了7.8℃。     

聚偏氟乙烯/鳞片石墨/碳纤维高导热复合材料的制备

以聚偏氟乙烯（PVDF）树脂为基体,天然鳞片石墨（FG）、碳纤维（CF）为填料,采用熔融共混法制备了PVDF/FG/CF复合导热材料,并研究了FG、CF含量及其改性对复合材料导热性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料的热导率随FG含量的增加而增大,力学性能随着FG含量的增加而降低;CF的加入提高了复合材料的力学性能,但热导率略有降低;对CF进行表面氧化处理将使得复合材料的热导率以及力学性能有所提高,当CF含量为5 %、FG含量为50 %时,复合材料的热导率为11.4 W/(m·K),拉伸强度为48 MPa,断裂伸长率为11 %。     

聚吡咯层对碳纤维/环氧树脂复合材料界面粘结性能的影响

以三氯化铁为氧化剂,采用吡咯液相沉积聚合方法制备聚吡咯-碳纤维(PPy-CF),然后与环氧树脂(EP)复合,制得PPy-CF/EP复合材料,并对其进行拉伸性能测试,研究了聚合温度对PPy-CF/EP复合材料界面剪切强度(IFSS)的影响。结果表明:在CF表面吡咯沉积聚合最佳工艺条件为聚合温度70℃,时间30min,经过吡咯沉积聚合改性后,得到的PPy-CF/EP复合材料的IFSS有所提高;最佳条件下制得的PPy-CF/EP复合材料的IFSS是CF/EP复合材料的1.24倍;在PPy-CF中,PPy与CF之间无化学键作用,PPy-CF/EP复合材料的IFSS与PPy-CF表面含氧基团和粗糙度有关;吡咯化学沉积聚合改性是一种提高纤维与树脂界面粘结性能的有效方法。     

PEEK/CF复合材料中PEEK结晶行为研究进展

对聚醚醚酮（PEEK）/碳纤维（CF）复合材料界面结晶研究现状进行综述,分析PEEK在复合过程中的结晶形态演变,总结影响PEEK在CF表面形成横晶结构的关键因素。PEEK横晶结构的生成与CF和PEEK的微观结构匹配性、导热性能匹配性,以及复合材料的热处理条件密切相关。诱导PEEK在CF表面形成横晶结构有助于提高二者的界面结合强度,进而提升复合材料的拉伸强度和杨氏模量。     

硒掺杂对碳纤维/环氧树脂复合材料导电性能及机敏性的影响

以锗硒玻璃(GeSe_4)作为硒源制备一维硒纳米纤维(SeF),将其与碳纤维(CF)按一定体积比混杂,制备硒/碳共混环氧树脂(SeF/CF/EP)复合材料。测量SeF掺杂前后复合材料的体积电阻率变化,分析SeF/CF混杂比对材料导电机敏性的影响。结果表明,SeF掺杂前,碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/EP)体积电阻率随纤维长度的增大而降低,随CF含量的增加呈阶段性减小趋势,2、4和6 mm长度的CF/EP复合材料的渗滤阈值分别为0.9%、0.3%和0.05%,随温度的升高,CF/EP复合材料先后呈现正温度效应(PTC)和负温度效应(NTC),无明显光敏特性;SeF掺杂后,复合材料导电性能显著提高,当SeF/CF体积比为3.06时,材料体积电阻率较掺杂前下降91%,随温度的升高,SeF/CF/EP复合材料的体积电阻率始终保持PTC效应,光敏特性显著增强。     

GF/CF/ACFFS多层复合材料的吸波性能研究

基于结构型复合材料的复合效应和设计原理,以圆形缝隙型活性碳毡电路屏(ACFFS)为基础吸波剂,短切碳纤维(CF)为增强吸波剂,以玻璃纤维(GF)增强的环氧树脂(EP)为阻抗匹配层,设计了GF/CF/ACFFS多层吸波复合材料。研究了短切碳纤维质量分数和层间排布对GF/CF/ACFFS多层复合材料吸波性能的影响。研究结果表明,在2~18GHz频率范围内,CF质量分数为0.7%,底层为ACFFS/EP的三层吸波复合材料最大反射衰减(RL)为-38.54d B,且有效吸收带宽(RL-10d B)达到11.33GHz(6.17~17.5GHz)。当短切碳纤维质量分数适量时可以有效提高复合材料的吸波性能,将CF和ACFFS合理组合有利于获得性能优异的吸波材料。     

酚酞型聚芳醚酮改性PPS/CF复合材料的制备与性能研究

采用不同浓度的酚酞型聚芳醚酮（PEK-C）溶液对碳纤维（CF）进行表面处理,并制备了碳纤维增强聚苯硫醚（PPS/CF）复合材料。结果表明：与去浆后CF(CF-A)相比,浓度0.50%的PEK-C溶液处理的CF表面O/C比提升约49.2%,且C—O键和C=O键占比明显提升。说明PEK-C溶液处理可以有效增加CF表面含氧官能团的数量,且在该条件下复合材料的界面性能和弯曲性能大幅提升,相较于未经PEK-C改性的PPS/CF复合材料,0.50%的PEK-C溶液改性后的PPS/CF复合材料层间剪切强度由23.81 MPa提高至38.45 MPa,弯曲强度由709 MPa提高至839 MPa。     

碳纤维增强PPO/PA6共混物的研究

通过熔融挤出制备聚苯醚接枝马来酸酐（PPO-g-MAH）作为聚苯醚/尼龙6（PPO/PA6）共混物的相容剂,再与苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SEBS）、碳纤维（CF）共混制备PPO/PA6/PPO-g-MAH/SEBS/CF复合材料。CF经侧喂料口加入,通过改变螺杆转速来制备不同CF含量的复合材料。通过动态热机械分析（DMA）、毛细管流变和力学性能测试等方法研究了CF含量变化对复合材料热机械性能、流变行为、力学性能等的影响。再与相同条件下制备的玻璃纤维（GF）复合材料进行比较,通过扫描电子显微镜观察（SEM）和力学性能测试,表明CF能够更好的被基体树脂包覆,制得的复合材料性能更优。     

发散法接枝聚酰胺-胺改性碳纤维织物及其应用研究

采用发散法,以乙二胺(EDA)为引发核,与丙烯酸甲酯(MA)通过迈克尔加成和酰胺化反应将1.0代聚酰胺-胺(1.0 G PMMAM)接枝到碳纤维织物(CFF)表面,同时将1.0 G PMMAM作为双酚A型环氧树脂(EP)的固化剂,制备了接枝改性CFF/EP复合材料,分析了改性CFF的表面结构及改性前后CFF/EP复合材料的力学性能。结果表明:通过迈克尔加成和酰胺化反应,1.0 G PAMAM被成功地接枝在CFF表面;接枝改性后CFF表面粗糙度增加,沟壑变得更密,且其类石墨的有序结构遭到破坏,无序性增加;接枝改性CFF/EP复合材料的弯曲强度、剪切强度和冲击强度较未改性CFF/EP复合材料分别提高了102%,99%和30%。     

环氧树脂/碳纤维复合材料的成型工艺与应用

介绍了环氧树脂(EP)/碳纤维(CF)复合材料的特点及其应用;总结了EP/CF复合材料的成型工艺及每种成型工艺的优缺点。指出随着CF制备技术、表面处理技术,以及EP制备技术和固化工艺的发展,采用环保、简便、快捷且价廉的成型工艺生产性价比更高的EP/CF制品是EP/CF复合材料的发展方向。     

氮化硅/碳纤维/环氧树脂复合材料的制备研究

采用高温模压成型法制备氮化硅/碳纤维/环氧树脂导热复合材料(SiN/CF/EP)。研究了34SiN用量和表面改性对SiN/CF/EP复合材料导热性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料3434的导热性能随SiN质量分数的增加而增大,当SiN质量分数为40%时,导热率为1.02W/mK;而3434SiN/CF/EP复合材料的导电率随SiN质量分数的增加而呈线性降低;力学性能则随SiN质量分数的增加先343434增大后降低。表面改性有助于进一步提高SiN/CF/EP复合材料的导热性能和力学性能。34     

碳纳米管含量对聚酰亚胺/碳纤维复合材料性能的影响

以聚酰亚胺(PI)为基体、碳纤维(CF)和碳纳米管(CNTs)为复合增强体,采用热模压工艺制备了不同CNTs含量的PI/CF/CNTs复合材料。采用电子拉力机、动态热机械分析仪和热重分析仪研究了PI/CF/CNTs复合材料的力学性能、动态力学性能和热稳定性。结果表明,与未加CNTs的PI/CF复合材料相比,CNTs含量为PI质量的0.2%时,PI/CF/CNTs复合材料具有最佳的常温力学性能,其中常温拉伸强度提高19.5%,常温弯曲强度提高20.6%,常温层间剪切强度提高14.7%,玻璃化转变温度则由357℃提高到451℃;CNTs含量为PI质量的0.05%时,PI/CF/CNTs复合材料具有最佳的高温力学性能,其中400℃拉伸强度提高15.8%,400℃弯曲强度提高9.6%,400℃层间剪切强度提高12.8%。CNTs的添加对PI/CF/CNTs复合材料的热稳定性几乎没有影响。