玻璃纤维/191树脂复合材料水老化实验研究

利用手糊成型工艺方法制备了玻璃纤维/191树脂复合材料试样,研究了玻璃纤维/191树脂复合材料浸水前后的力学性能变化,并利用扫描电镜对试样断口形貌进行了观察,为树脂基复合材料的应用与发展提供了一定的依据.     

紫外辐照对玻纤增强树脂基复合材料冲蚀性能的影响

为了探讨紫外老化对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料冲蚀性能的影响,对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行人工紫外加速老化试验,并对不同老化时间下试样进行冲蚀;采用扫描电镜、红外光谱仪及差式扫描仪研究了老化前后材料表面形貌、化学结构以及玻璃化转变温度的变化,并分析了不同老化时间对试样巴氏硬度、质量损失率及冲蚀失重率的影响.结果表明：随着老化时间的增加试样表面发黄现象逐渐加剧,并出现树脂基体的开裂、剥离及纤维暴露;紫外老化7 d后试样的抗冲蚀性能提升了5.3%、巴氏硬度上升3%,但老化56 d后试样抗冲蚀性能下降了15.1%、巴氏硬度下降14.6%;老化56 d后试样玻璃化转变温度上升9.3 ℃.紫外老化是一个由表及里的过程,首先造成表层树脂性能的下降;紫外老化引起树脂基体的分解、玻璃纤维与树脂基体界面的脱黏、树脂基体的脆化,进而导致材料抗冲蚀性能的下降.     

复合材料胶结修补缺损金属结构的力学性能研究

进行了未修补与复合材料胶结修补的含穿透性裂纹金属试样的力学性能实验,测定了失效载荷,并分析了失效机理;采用实体层单元模拟复合材料补片和胶层,建立了复合材料胶接修补缺损金属结构的三维有限元分析模型,数值模拟了两种试样的载荷-位移曲线和应力分布,预测了破坏位置,与实验现象吻合良好。研究发现,与未修补的试样相比,经复合材料修补后的缺损结构承载能力得到明显提高。     

轧制制备碳纤维/环氧树脂复合材料层合板及其成形性能

为研究碳纤维/树脂复合材料预浸料轧制制备层合板的可行性及成形性能,基于不同轧制工艺和固化方案制备了碳纤维/环氧树脂复合材料层合板,结合三点弯曲试验和冲压试验,分析了层合板弯曲性能和温热冲压性能,观察了试样断面显微组织,并与热压罐工艺对比。结果表明,经80℃预固化-轧制-后固化工艺所得层合板综合性能优于轧制-固化和固化-轧制工艺,在压下量为0.4 mm条件下,层合板最大弯曲强度和弯曲模量较自然固化试样分别提高了23.8%和17.4%,且弯曲强度和弯曲模量均高于热压罐工艺试样。冲压过程中轧制压下量和预热温度对试样成形性影响显著,合理的压下量可提高层合板成形性,升高温度有利于试样成形,但温度过高致使试样破坏加剧皱曲增多,主要破坏区域为试样底部冲头半径轮廓,皱曲沿经纬方向与纤维成45°夹角区域明显。轧制工艺的差异对层间内部结合影响显著,较自然固化试样相比,轧制后复合材料力学性能有所改善,为碳纤维增强树脂基复合材料与金属材料轧制复合提供参考。     

Nomex/氰酸酯树脂夹层复合材料耐湿热性研究

在70℃,85%湿度的环境下对Nomex/氰酸酯树脂夹层复合材料进行了湿热处理,并对其吸湿特性进行了研究.然后,对老化前后的试样进行了力学性能以及介电性能的测试.结果表明:Nomex/氰酸酯树脂夹层复合材料经湿热处理后,其介电性能的保持率很高,具有很好的介电性能与耐湿热性.夹层材料力学性能保持率很高,主要是由于其面板基体树脂为氰酸酯树脂,其更好的耐湿热性给整个夹层结构提供更好的保护.     

软体防刺复合材料的设计与优化

采用模压成型工艺制备了个体防护装备用软体防刺复合材料,研究了树脂基体种类、纤维织物种类和树脂含量对复合材料防刺性能的影响.结果表明,Surlyn树脂体系具有优异的防刺性能;芳纶织物作为增强材料的复合材料穿刺性能优于UHMWPE织物;树脂含量对复合材料的防刺性能也有影响,当树脂的质量分数为47％时,Kevlar/Surlyn复合材料的防刺性能最优.     

D101大孔树脂颗粒/聚氨酯-环氧树脂弹性体复合材料水声吸声性能

用浇铸法制备了不同含量D101型聚苯乙烯大孔树脂颗粒改性的聚氨酯(PU)/环氧树脂(EP) (D101/PU-EP)弹性体复合材料声学试样,并研究了该材料的水声吸声性能.基于等效夹杂原理的含涂层空心球复合泡沫材料的模量预测模型,计算了D101/PU-EP弹性体复合材料的体积模量和剪切模量.根据计算模量和声学模型,采用传递矩阵法对D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能进行了仿真,得到了D101大孔树脂颗粒的添加量以及梯度结构对该复合材料水声性能的影响规律.运用水声材料声脉冲管系统测试了复合材料的水声声学性能(管中测试,水背衬).研究结果表明:D101大孔树脂颗粒能够有效改善PU-EP弹性体的水声吸声性能,三层梯度结构的D101/PU-EP弹性体复合材料的吸声性能(D101树脂含量10％,平均吸声系数0.53,最大吸声系数0.64)优于同组成的单层复合材料(D101树脂含量10％,平均吸声系数0.46,最大吸声系数0.52).算例验证表明,D101/PU-EP弹性体复合材料的水声性能测试结果与仿真结果基本吻合.     

碳纤维/环氧树脂复合材料高速冲击性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料,通过空气炮冲击实验研究树脂韧性和碳纤维类型对复合材料抗高速冲击性能的影响,并对高速冲击后的试样进行压缩性能测试,研究高速冲击损伤对复合材料剩余压缩性能的影响。结果表明:树脂的韧性可以降低复合材料遭受高速冲击时的内部损伤程度,大幅提高复合材料的抗高速冲击性能和冲击后剩余压缩性能;T700S碳纤维增强复合材料抗高速冲击性能优于T800H碳纤维增强复合材料;复合材料的破坏模式与冲击速率有关,冲击速率较低时,复合材料弹击面出现圆形凹坑,背弹面出现鼓包;冲击速率较高时,复合材料弹击面出现圆形通孔,背弹面出现沿纤维方向撕裂断口。     

湿热循环对CCF300/QY8911复合材料界面性能的影响

通过对CCF300/QY8911复合材料试样进行循环吸湿-脱湿处理,绘制吸湿和脱湿曲线并用Fick第二定律进行拟合,采用层间剪切强度(ILSS)表征不同湿热条件对纤维/树脂界面性能的影响,再通过SEM观察试样剖面和侧面的微观形貌。结果表明:CCF300/QY8911复合材料的吸湿和脱湿行为符合Fick第二定律,试样水浸(水温71℃)14天后达到饱和吸湿率;水对CCF300/QY8911复合材料纤维/树脂界面的破坏分为可逆和不可逆,脱湿处理会消除可逆破坏,使干态ILSS有所回复;湿热循环次数增加会进一步引起纤维/树脂界面产生不可逆破坏,使CCF300/QY8911复合材料ILSS降低,但吸湿是引起这种复合材料ILSS性能下降的主要因素。     

双轴向衬纱纬编玄武岩纤维复合材料弯曲性能

经纬纱和针织纱分别选用不同线密度的高模高强玄武岩纤维,以不同衬纱方式编织出机织针织复合(CWK)织物和多层双轴向纬编(MBWK)织物,并以其作为增强体,采用真空辅助树脂传递模塑工艺制备了玄武岩纤维/乙烯复合材料.对两种复合材料0°、90°和45°方向的弯曲性能进行测试,分析比较了弯曲应力-应变特征曲线及纱线强度.结果表明:两种复合材料具有较好的弯曲性能,0°和90°方向的弯曲性能均优于各自45°方向的,弯曲应力-应变曲线均表现出一定的塑性破坏特征;MBWK织物增强复合材料0°和90°方向的弯曲性能又分别高于CWK织物增强复合材料0°和90°方向的弯曲性能;复合材料中经纱和纬纱的屈曲程度不同,致使MBWK织物增强复合材料的比模量和纱线强度均高于CWK织物增强复合材料,两种复合材料的弯曲性能受不同衬纱方式的影响,而两种复合材料试样的弯曲破坏形态相近.研究结果为双轴向衬纱纬编玄武岩纤维复合材料的应用提供了参考.