短切碳纤维增强环氧树脂复合材料的研究

采用冷模压成型工艺制备了短切碳纤维增强环氧树脂(SCFRER)复合材料,并对复合工艺参数进行了讨论。借助于金相显微镜研究了SCFRER复合材料的微观结构特征;较全面地研究了短碳纤维(SCF)含量对复合材料的热、电性能和力学性能(拉伸、弯曲和压缩强度)的影响。     

磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能研究

利用两种不同的磨碎碳纤维粉体(CFP)填充环氧树脂(EP),通过熔融共混制备了EP/CFP复合材料。研究了CFP含量、长度与复合材料导电性能、力学性能和热稳定性能的关系,并考察了材料断口形貌。研究表明:P-100型CFP填充的质量分数为25%时,EP/CFP材料的体积电阻率为1.34×106Ω·cm;拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度和弯曲强度较EP分别提高了124%、186%、98.7%和66.7%,同时材料的热稳定性也略有提高。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料的性能研究

研究了WBS-3环氧树脂固化体系的反应特性,分析了该固化体系浇铸体的性能;并以碳纤维(T-700S)为增强材料,采用手糊成型螺栓加压工艺制备了WBS-3/T-700S复合材料,研究了复合材料的常温力学性能、高温力学性能、水煮后力学性能和动态力学性能,并对弯曲断面进行分析。研究结果表明,WBS-3树脂基体黏度低、适用期长且韧性好,适合于手糊成型、缠绕成型等低成本制造工艺;由此制得的WBS-3/T-700S复合材料具有优良的力学性能和耐高温性能,其弯曲强度为1434MPa,拉伸强度为1972MPa,剪切强度为76.1MPa,玻璃化温度(Tg)超过210℃;该WBS-3/T-700S复合材料具有很好的界面粘接性(树脂对纤维的浸润性良好)、较低的空隙率且纤维分布均匀。     

环氧树脂基碳纤维复合材料的性能研究

选用2种阻燃型环氧树脂体系(SCR1251A/B和HC3314A/B),制备了2种碳纤维复合材料板材(分别记为C-S,C-H),对比了两者的性能。结果表明：C-S和C-H的纤维体积分数分别为45.4%,42.4%,两者密度几乎相同,说明SCR1251A/B树脂在碳纤维中的流动性好于HC3314A/B树脂;C-S和C-H在0°方向上的拉伸强度和拉伸模量均相差较小,C-S的泊松比约为C-H的2倍;与C-H相比,C-S的压缩强度提高了100.9%,压缩模量提高了57.4%,弯曲强度提高了73.1%,弯曲模量提高了19.7%,面内剪切强度提高了55.3%,面内剪切模量提高了111.1%,层间剪切强度提高了51.5%。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

连续碳纤维增强环氧树脂基复合材料增韧改性的研究进展

从环氧树脂增韧、复合材料界面改性和层间增韧三个方面综述了连续碳纤维增强环氧树脂基复合材料的增韧机理及增韧效果,总结了国内外连续碳纤维增强环氧树脂基复合材料增韧技术的发展趋势。     

碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能

采用二苯甲基二异氰酸酯(MDI)和硅烷偶联剂(KH550)对碳纤维进行表面改性,将改性后的碳纤维(MDI/KH550-CFs)与环氧树脂(EP)复合,制备了不同碳纤维添含量的环氧树脂基复合材料,通过扫描电镜、拉伸测试、抗冲测试、磨损测试等研究改性碳纤维含量对环氧树脂基复合材料力学性能的影响。扫描电镜结果表明,采用MDI和KH550改性后的碳纤维与环氧树脂具有较好的界面粘结性能;力学及摩擦磨损性能测试结果显示,加入碳纤维有利于改善材料的拉伸性能及耐磨性能,能够延长材料的使用寿命,并且不影响材料的抗冲击性能。当MDI/KH550-CFs含量为4%时,拉伸强度为25.862 4 MPa,与纯环氧树脂相比增强了62.4%;当其含量为2%时,最低磨损率为0.7×10^-4mm³/(N·m)。     

碳纤维增强环氧树脂/丙烯酰胺复合材料性能的研究

通过溶液混合和中温固化工艺制备出碳纤维增强环氧树脂/丙烯酰胺复合材料。研究了碳纤维对复合材料力学性能和摩擦学性能的影响,并根据复合材料摩擦表面的SEM图分析了复合材料的摩擦磨损机理。     

环氧树脂/短切碳纤维复合材料性能研究

制备出了短切碳纤维增强TDE-85环氧树脂复合材料,研究了碳纤维的含量对复合材料力学性能和耐热性能的影响。结果表明,碳纤维的加入有利于复合材料力学性能和耐热性能的提高,并在碳纤维含量为0.25%时,复合材料的拉伸强度、冲击韧性、弯曲强度和弯曲模量达到最大,分别提高了29.33%、25.31%、30.28%和68.93%。此外,对复合材料的弯曲断裂面进行了微观形貌分析,结果表明一定量的碳纤维可以较好地分散在树脂基体中,同时,碳纤维原丝和树脂基体的界面结合比较弱,主要依赖于两相之间的物理嵌合。     

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。     

EP/BMI树脂基碳纤维复合材料的制备与性能表征

以环氧树脂(EP)、双马来酰亚胺(BMI)、4,4’-二氨基二苯砜(DDS)和短切碳纤维(SCF)等为主要原料制备了EP/BMI/DDS/SCF复合材料,并研究了SCF添加量对复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明,当SCF添加量为0.25 %(质量分数,下同)时,EP/BMI/DDS/SCF复合材料的力学性能提高最大,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度比未添加SCF时的EP/BMI/DDS复合材料分别提高了48.52 %、32.15 %、25.77 %以及150.91 %;此外,SCF的加入有助于提高复合材料的热性能。     

玻纤织物/3068环氧树脂复合材料性能研究

采用流变仪、凝胶时间测试仪和DMA法研究了3068改性环氧树脂的流变性能、凝胶时间和玻璃化转变温度,结果表明,3068树脂在70～125℃粘度约为70Pa·s,80℃下凝胶时间达到160min,玻璃化转变温度为159.3℃,常温和70℃下复合材料具有良好的力学性能,经湿热试验处理后复合材料吸水率为0.96%,力学性能保持率75%。     

碳纤维增强树脂基复合材料的抗电弧烧蚀性能研究

用3D编织方法及2.5D编织方法制备出碳纤维增强环氧树脂基复合材料,并采用扫描电镜、硬度计、电阻测量仪进行表征。研究发现:随着复合材料编织密度的增加,复合材料的硬度、电导率变大,抗电弧烧蚀性能也随之变好,即运用3D编织的方法制备碳纤维增强环氧树脂基复合材料的抗电弧烧蚀性能比2.5D编织的复合材料的性能更加优良。     

环氧树脂/石英纤维透波复合材料制备

为改善环氧树脂的介电性能及提升石英纤维的界面性能,使用缩水甘油醚基笼型倍半硅氧烷(G-POSS)和γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)分别对环氧树脂和石英纤维进行改性.利用差示扫描量热法研究改性后环氧树脂的固化过程,并通过外推法确定了其固化工艺,根据固化工艺制备环氧树脂/石英纤维复合材料,分别对该复合材料的热稳定性、...     

正交实验法研究香蕉纤维/环氧树脂复合材料的性能

采用正交试验方法分别探讨了阻燃纤维含量、阻燃剂含量、阻燃剂配比、纤维长度对复合材料燃烧性能及力学性能的影响,采用极差分析方法对试验结果进行了分析,找出最佳的配方,然后与其它添加不同种类的阻燃剂的复合材料进行性能比较。结果表明,当纤维长度5mm、阻燃纤维质量为总质量的10%、阻燃剂质量为环氧树脂质量的40%、三聚氰胺焦磷酸盐（MPP）和季戊四醇（PER）配比为3∶1时,复合材料的拉伸强度为20.45MPa,氧指数为33.7,垂直燃烧达到UL94V-O级。燃烧性能和力学性能与环氧树脂相比较,有较为显著的提高,综合性能最好。在纤维长度、阻燃纤维含量、阻燃剂含量都相同的情况下,添加不同种类的阻燃剂,其中添加MPP和季戊四醇的复合材料性能最好。     

玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料的热老化性能

对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行了高温老化试验,分析了随着老化时间的延长,材料的表面形貌、巴氏硬度及力学性能的演变规律,同时采用傅立叶变换红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电子显微镜对老化前后复合材料的化学结构、表面元素含量及老化前后材料拉伸断面形貌变化进行了分析。结果表明,随着老化时间的增加,材料表面颜色不断加深,并出现龟裂和翘曲变形以及纤维凸出在表面;巴氏硬度保留率随着老化时间的延长呈现先增大后减小的趋势,在老化28 d时,巴氏硬度保留率下降4.3%;试样的拉伸强度保留率和弯曲强度保留率随着老化时间的延长,呈现先增大后缓慢降低的趋势,在老化28 d时分别下降6.14%和9.23%;试样在老化过程中没有新的物质生成,但其化学元素含量发生了变化,说明了复合材料发生了化学反应,其化学结构发生了变化;试样表面树脂脱落面积和空隙量逐渐增多;经过高温老化后的试样拉伸断裂后,整体断面形貌不规则,并且随着老化时间的增加,树脂含量逐渐减少。     

多壁碳纳米管在国产碳纤维增强环氧树脂复合材料中应用

研究了一种简易有效的多壁碳纳米管(MWNTs)分散入环氧树脂的方法,对树脂的工艺性进行试验研究;使用碳纤维复丝的力学性能来表征纤维/树脂界面性能和纤维强度转化效果,制备了含MWNTs的环氧树脂/碳纤维预浸料,并对使用此预浸料制备的复合材料单向板进行力学性能测试。结果表明,当MWNTs的用量为E–51的0.5%时,二者混合球磨8 h后配制的树脂溶液适用期大于24 h,黏度小于0.8 Pa·s,树脂浇铸体拉伸强度78 MPa,弯曲强度106 MPa,断裂伸长率4.3%;添加MWNTs之后纤维/树脂结合良好,复合材料单向板拉伸强度提升了7.2%,弯曲强度提升了9.73%,压缩强度提升了6.82%,层剪强度提升了11.54%。     

碳纳米管／环氧耐热复合材料性能研究

研究了碳纳米管／环氧树脂复合材料电性能、热氧老化性能和粘接性能。研究结果表明：添加量为2％时,复合材料的综合性能最优,表面电阻率和体积电阻率分别下降了9—10个数量级,剪切强度提高了12．33％,当老化时间达到200h,复合材料重量保持率仍有90％。制得的复合材料能够用于耐热胶粘剂和防静电材料。