M40J和T300碳纤维的微结构

利用SEM、TEM、XPS、XRD、Raman和元素分析仪分析了M40J和T300的表面化学、物理及微观结构特征。研究发现:M40J含碳量高于T300纤维,而含氮量低于T300纤维,且表面活性基团比T300纤维低;M40J和T300碳纤维表面具有大量沟槽,前者相对长而浅,后者相对短而深;T300纤维端面皮芯结构明显,而M40J端面结构较均匀;M40J的微晶结构及取向性优于T300碳纤维。

卫星构件用M40J/BA204复合材料性能

针对卫星构件的不同需求,开发了一种芳香胺固化的环氧树脂BA204。研究了无溶剂及溶剂法成型的M40J/BA204复合材料力学、真空放气性能和管件在模拟温度交变条件下的性能变化情况。结果表明:两种方法制备的复合材料力学性能均能满足卫星构件要求,无溶剂法制备的复合材料力学性能优于溶剂法。采用无溶剂法制备的M40J/BA204复合材料其真空质损率为0.23%,可收集挥发性凝聚物为0.009%;复合材料管件经200次热循环冲击后力学性能变化不大,表明M40J/BA204复合材料具有良好的热稳定性。

M40J高模量碳纤维的性能测试

对日本东丽公司生产的M40J碳纤维复丝和单向板的性能进行了试验研究,提供了5套可分析对比的试验数据;对化学试验选用方法、注意环节、影响因素等进行了探讨;对力学试验使用标准、试验过程和失效模式等进行了论述;讨论了纤维体积含量、胶含量和空隙率的控制范围,以及对M40J碳纤维单向板力学性能的影响。

碳纤维静、动态加载下拉伸力学性能的试验研究

利用岛津试验机和自行研制的旋转盘式冲击拉伸试验装置 ,对T3 0 0和M40J两种碳纤维实施了应变速率范围为 0 .0 0 1～ 1 3 0 0s-1的静、动态拉伸试验 ,获得了两种材料在不同应变速率下的完整的应力应变曲线 .试验结果表明 ,T3 0 0纤维束和M40纤维束的弹性模量、拉伸强度以及失稳应变在上述应变速率范围内均未发生明显变化 ,可以认为是一种与应变速率无关的材料 .根据纤维束模型和纤维强度的统计理论 ,结合两种纤维束在不同应变速率下的试验结果 ,建立了纤维束的统计本构模型 .模型分析表明 ,T3 0 0纤维强度满足两参数的单Weibull分布 ,而M40J纤维强度则需用双Weibull分布才能更好地描述 .

适用于热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂的制备

为改进纤维增强氰酸酯树脂基复合材料的制备工艺,研制了一种适用热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂体系。以旋转黏度计确定了适用热熔法浸渍纤维的树脂黏度为1.5Pa.s/80℃、最佳加工温度为(90±2)℃、工艺适用期为2h。利用DSC及哈克流变仪确定了树脂的固化工艺、纤维增强树脂基复合材料的制备工艺等。结果表明此树脂体系具有良好的热熔加工性能,适宜的工艺适用期,树脂体系在-10℃下贮存6个月后,树脂黏度基本保持不变,应用热熔浸渍法制备的M40J碳纤维/氰酸酯复合材料,具有优异的力学性能,拉伸强度和模量分别为2037MPa和226GPa,弯曲强度和模量分别为1580MPa和217GPa。

高模量碳纤维单向板压缩失稳破坏界面模式验证分析

鉴于高模量碳纤维复合材料压缩强度实测值和理论计算值的较大误差,为了更好地分析高模量复合材料的压缩性能,针对纤维含量为69%的国产高模量M40J环氧单向板的纵向受轴压破坏的试件,用台式扫描电镜拍摄了单向板受压断裂时断裂面的照片,通过观察分析可知单向板在受压时由于纤维屈曲失稳产生了破坏。随后建立了单向板细观力学有限元模型,分析得到了单向板的弹性模量,并将强度极限试验值与经典的以纤维的小波长微失稳为假设的伸长型压缩强度和剪切型压缩强度等理论值做了对比,最后得到了与实测结果比较吻合的细观力学模型。相比较于单向复合材料经典压缩强度理论,采用这种圆柱组合体单向板有限元模型分析得出的高模量复合材料压缩性能更接近试验实测值,对于高模量复合材料的设计和应用有一定的参考价值。