复合材料RFI成形的树脂膜揭取性研究

采用树脂膜/离型纸的T型剥离实验方法来表征RFI树脂膜操作过程中的揭取特性,实验研究了几种基本RFI树脂膜的T形剥离载荷 位移关系在不同加载速度及不同实验温度下的表现形式。结果显示内聚破坏与界面破坏情况下载荷位移曲线有明显不同的形式。提高温度有利于出现内聚破坏,而提高实验速度则易于出现界面破坏。进一步从实验数据总结出树脂膜揭取的工艺范围应当在出现界面破坏的温度范围内。

复合材料RFI成形用树脂膜的成膜工艺性研究

针对先进复合材料树脂膜渗透成形技术(RFI)中的树脂膜,分析了其成形的基本过程,在测定树脂体系的基本粘度-温度关系基础上,采用树脂膜/离型纸的拉伸剪切实验方法测定了树脂膜的拉伸剪切强度,研究了树脂膜在不同温度及速度下的剪切载荷-位移关系及内聚破坏及界面破坏的转变温度范围。结果显示,破坏形式的转化是决定剪切强度-温度依赖性的关键。确定了实验树脂体系的成膜工艺区间的下限。

工艺因素对RFI复合材料渗透成型影响的试验研究

采用模拟试验的方法研究了复合材料树脂膜渗透成型(Resin Film Infusion RFI)过程中树脂粘度及压力对渗透高度及浸渍质量的影响。实验结果表明,总体上树脂的粘度提高,复合材料的渗透浸渍高度下降。成型压力则对不同粘度体系及增强材料预处理情况有不同的结果,一方面提高树脂渗透驱动力,另一方面压实纤维床从而降低渗透率。但压力的提高总是有利于提高渗透浸渍质量,减少孔隙率。分析认为压力影响渗透高度的实质是渗透压力变化及纤维床的压实两种因素的共同作用结果。

热塑性预浸带缠绕工艺参数及加热方式对成型质量及内应力的影响

采用热塑性预浸料带ＡＰＣ－２／ＡＳ４进行了热芯和火焰两种方法的缠绕研究，分析了两种方法成型时预浸料带的温度－时间过程和两种方法下工艺参数对成型质量及内应力的影响。结果显示：热芯缠绕时制件的厚度受芯模温度限制，而火焰缠绕则不受限制。热芯缠绕时，缠绕张力和预浸料带的树脂含量是影响制件质量的主要因素。

混合比及后处理对混合环氧/热塑性树脂复相体系动态力学特征的影响

以热塑性树脂(TP)/双酚A二缩水甘油醚(DGEBA)及二苯基甲烷四缩水甘油胺(TGMDA)混合环氧树脂的复相体系为基础,采用动态力学分析手段研究了在相同热塑性树脂含量的条件下,混合比例对混合环氧/热塑性树脂的动态力学性能中tanδ曲线的特征峰位置、峰形等的影响,以及在经高温后处理后曲线特征峰的变化。结合树脂断口分析,结果显示:混合环氧在固化反应过程中对热塑性树脂的高粘度高阻碍性的响应是不同的,tanδ曲线上的主峰主要由TP的转变构成而次级峰则主要由DGEBA环氧固化物的转变构成。高温后处理使树脂体系有利于分相及固化网络的完善。在复相体系中,连续相主要由TP及TGMDA环氧固化网络构成,DGEBA环氧主要存在于分散相中。

计算机模拟高温下温度波动对简化环氧分子结构参数的影响

对４００Ｋ下简化环氧分子结构的键长、键角、四原子扭转角及非键合原子间距离等结构参数在微小温度波动时进行动态模拟，分析了这些结构参数在该条件下的变形刚性。

APC-2/AS4预浸料带热芯缠绕的显微特征

通过对APC－2／AS4热塑性预浸带缠绕过程的研究，分析了缠绕管件的断面显微特征，认为热塑性预浸带热芯缠绕成形过程中，形成孔隙的主要原因是层间的不良浸渍而非基体的降解。提高缠绕张力和树脂含量有利于孔隙的消除，但又对制件中树脂的均匀性及外表面尺寸稳定性有影响。

高性能双组份环氧树脂固化动力学研究和TTT图绘制

用全动态DSC研究了先进复合材料用高性能双组份环氧树脂的固化反应动力学,获得了固化反应的动力学参数,并建立了固化动力学的唯象模型。用恒温DSC和动态DSC结合DiBenedetto方程研究了树脂玻璃化转变温度和固化度之间的关系,并给出了玻璃化转变温度Tg和时间t及温度T之间的数学关系。通过DMA研究了树脂恒温下的凝胶过程,给出了凝胶时间tgel和凝胶温度T之间的关系,回归得到凝胶时的固化度为αgel=0.4539,并以此计算出了Tg,gel=70.18℃,为工艺选择提供了依据。并在此基础上绘制出了该树脂体系的TTT图,提出了将TTT图用于工艺优化的思路,并做了初步验证。

增韧环氧树脂相结构

用SEM分别对不同配比的热塑/热固(TP/TS)原位共混增韧体系和“离位”增韧体系的浇注体固化后的相形貌进行了观察。结果显示:对于共混增韧体系,当热塑性树脂含量为16.7%-20.0%时体系发生相反转。通过对发生相反转体系的热固性颗粒尺寸的统计分析可知,随着TP含量的增加,热固性颗粒的粒子直径越来越小,且粒子直径的分散性也越来越小;在统计分析结果的基础上由数学分析给出了粒子直径与TP含量的经验关系式,由该经验式可知,热固性粒子直径的上下限分别是1.838μm和0.925μm,对应的质量分数分别约为16.0%和39.0%。对“离位”增韧的相形貌进行了分析,“离位”增韧体系形成了增韧层过渡层本体层的复合结构。TP含量在增韧层保持较高水平,在过渡层中迅速降低,在本体层中几乎不存在;同时为达到较好的增韧效果,过渡层厚度不应超过增韧层厚度。

复合材料结构-功能一体化技术与吸能结构的研究

复合材料的结构一体化技术包括结构整体化和结构 功能一体化两个方面。复合材料吸能结构属于典型的结构 功能一体化结构。以复合材料管形件为基础,发现提高管形件轴向性能如增加编织结构的轴向纤维纱数,或调整预浸料复合材料铺层尽可能地平行于轴向,或提高复合材料层间韧性(即高CAI值)等,都有利于提高吸能效果。在整体化制造方面,研制和验证了织物复合材料正弦波梁的液态成型制造技术。

Carbon-Epoxy圆管件的静态吸能特征

Carbon/Epoxy 复合材料可以用作理想的吸能材料。为了考察材料体系对结构吸能性能的影响,对一系列Carbon/Epoxy圆管件进行了静态吸能性能试验。试验结果表明,在基体种类相同的条件下,结构的压溃失效模式有很大的区别。材料的吸能性能不仅同材料性能关系密切,而且也受材料纤维方式影响。

织物预成型体的可压缩性研究

研究了预定型织物在压实阶段的可压缩性,涉及压缩过程中纤维体积含量的变化特点。结果表明,预定型织物对压缩载荷的响应方式与织物层数及定型剂含量有关,织物层数的增加,相同载荷作用下易于获得较高的纤维体积含量;预定型处理降低了织物的可压缩性,随定型剂含量的增加,最终获得的纤维体积含量表现出下降的趋势;在实验施加的压缩载荷作用下,预定型织物的压实后纤维体积含量趋于一致,与压缩织物的层数关系不明显,但仍然受定型剂含量影响。

环氧树脂与氰酸酯共聚反应研究

研究了催化剂对环氧树脂与氰酸酯树脂的共聚固化反应行为的影响，并初步探索氰酸酯／环氧固化的反应历程．研究表明，催化剂能明显地促进其固化反应，降低固化温度，缩短固化时间；氰酸酯与环氧共聚反应历程是首先氰酸酯三聚反应生成三嗪环结构，然后三嗪环开环与环氧共聚反应，最后是未能参与共聚反应的环氧官能团在唑啉结构和三嗪环的催化下发生聚醚化反应；在氰酸酯官能团欠量的条件下，固化树脂中主要是唑啉和聚醚结构，而三嗪环结构的含量很少．

定型剂与树脂基体相容性的研究

测试了定型剂在RTM树脂中的溶解性能。研究了定型剂含量对树脂浇铸体弯曲强度、弯曲模量、冲击强度及玻璃化转变温度Tg的影响。结果表明,工艺用量的定型剂对树脂浇铸体不会产生劣化作用。

苯并口恶嗪/环氧树脂共聚固化过程研究

采用FT-IR、DSC研究苯并口恶嗪与环氧树脂通过熔融搅拌混合均匀后,固化过程中2种树脂发生开环共聚合的可能性。结果表明:苯并口恶嗪与环氧树脂熔融混合后,在高温区(180℃,200℃)发生了共聚反应,苯并口恶嗪开环过程形成的中间体可以作为环氧树脂的固化剂使用。玻璃化转变温度随着共聚体系中环氧树脂含量的增加先升高,环氧树脂质量分数超过30%后降低,当苯并口恶嗪与环氧树脂的质量比为70/30时,Tg达到最高(218℃),熔融共混在一起程度上提高了共聚体的玻璃化转变温度。

海南地区T700/5288炭纤维复合材料自然老化性能研究

针对南海地域的自然环境,将T700/5288炭纤维增强环氧树脂复合材料放置于海南省万宁市,经过自然老化3年后,研究其微观形貌、力学性能与热性能等。研究表明,由于热氧老化与光氧老化的存在,复合材料表层环氧树脂出现了化学降解,表面纤维发生裸露,起毛等现象,老化试样纵向压缩强度降低19%,横向压缩强度降低14%,其他表征力学性能基本不变,玻璃化转变温度降低了27℃。

5284树脂流变特性研究

研究了Resin Transfer Molding(RTM)专用5284树脂体系的流变特性,并根据阿累尼乌斯方程建立了5284树脂体系的化学流变模型,有效预测了该树脂体系在不同工艺下的粘度行为,揭示了树脂体系的优化工艺参数和低粘度平台工艺窗口,为RTM的顺利实施及工艺参数的准确制定奠定了科学依据.

RTM用6421 BMI树脂性能对时间的依赖性研究

主要研究了树脂传递模塑成型(RTM)用6421双马来酰亚胺(BMI)树脂在室温和低温两种不同储存条件下长期储存后的性能对时间的依赖性。用红外光谱仪检测了6421 BMI树脂体系化学状态对时间的依赖性;用差示扫描量热仪检测了6421 BMI树脂体系反应活性对时间的依赖性;用流变仪检测了6421 BMI树脂体系粘度对时间的依赖性。结果表明,储存条件对RTM用6421 BMI树脂的性能影响不大;该BMI树脂在室温和低温储存6个月后,主体化学状态未发生大的改变,其反应活性降低,但该树脂在注射温度(110℃)下至少仍有6h的适用期。

5228/T800复合材料力学性能研究

本文研究了5228／T800复合材料的力学性能，与5228／T300复合材料相比较，其韧性和抗损伤能力有较大的提高，纤维控制的常规力学性能也有一定的提高，树脂与界面控制的性能与5228／T300相当。

柔性混编预浸料制造热塑性复合材料加筋结构

PEEK树脂基复合材料具有突出的韧性和高损伤容限,但因成型工艺条件较为苛刻,且铺覆性能差,影响了曲面成型能力。利用柔性混编预浸料技术则可解决这一难题,高质量、高效率地实现复杂曲面结构件的制备。分别带有“L”型加强筋和帽型材的加筋口盖的制造,对此进行了充分的验证。