碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料界面性能研究

采用改性上浆剂对SCF-35S-48K碳纤维上浆,分析了上浆工艺对上浆碳纤维的表面形貌和碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料界面性能影响。复合材料的微观结构和层间剪切性能结果表明:上浆层对碳纤维起到了一定的保护作用,碳纤维表面平整、可加工性好,与树脂基体的界面黏结性好,复合材料的层间剪切强度达到68.18 MPa,比未上浆碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料高7.56%,满足复合材料应用要求。

硅烷偶联剂改性对玄武岩纤维增强乙烯基酯树脂复合材料力学性能的影响

为改善玄武岩纤维与乙烯基酯树脂的界面结合性能,分别采用质量分数为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%的硅烷偶联剂KH550、KH560、A171对玄武岩纤维进行改性,采用模压成型工艺制备玄武岩纤维增强乙烯基酯树脂复合材料。利用扫描电子显微镜、红外光谱仪和万能试验机等对玄武岩纤维的表面微观形貌和化学结构以及复合材料的力学性能进行测试与分析。结果表明:经质量分数为1%的硅烷偶联剂KH550、KH560、A171改性后的玄武岩纤维和乙烯基酯树脂的界面结合最好,经改性后的玄武岩纤维增强复合材料相比于未改性的弯曲强度分别提高了16.71%、14.96%、13.59%;冲击强度提高10.13%、8.84%、7.41%。综合考虑实验结果,3种硅烷偶联剂对复合材料的改性效果从大到小依次为KH550、KH560和A171。

乙烯基酯树脂复合材料的固化过程研究

复合材料固化是成型过程中关键步骤之一,涉及到模具设计,成型工艺确定等。本文采用等温DSC分别研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂,碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料和乙烯基酯树脂的固化过程。结果表明:玻璃纤维的存在加速了乙烯基酯树脂的固化速度,而碳纤维的存在使得乙烯基酯树脂的固化速度变慢,纤维增强材料的存在提高了树脂的固化度。

玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧

聚合物基复合材料的增韧一直是高分子材料领域研究的热点之一。文中从乙烯基酯树脂基体增韧、乙烯基酯树脂/玻璃纤维界面改性及增强材料结构和形式的优化三个方面对玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料的增韧进行了综述,介绍了各种增韧方法的机理和增韧效果,对这些增韧方法进行了评述,并分析了今后的发展方向。

玻纤增强乙烯基酯树脂复合材料在硫酸水溶液中的腐蚀速率研究

用质量变化曲线拟合求导的方法研究不同温度下玻璃纤维增强乙烯基酯树脂(GF/VE)复合材料在40wt%硫酸介质中的腐蚀速率,探讨了介质温度及浸泡时间对腐蚀速率的影响,并对比75℃下乙烯基酯树脂浇注体及玻璃纤雏的腐蚀速率,分析了GF/VE复合材料在硫酸中的腐蚀机理。结果表明,乙烯基酯树脂浇注体在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时间的延长逐渐降低,最后基本趋于平衡,玻璃纤维在硫酸中的腐蚀速率随腐蚀时间逐渐增加,但数值很小,而GF/VE复合材料的腐蚀速率随腐蚀时间的延长不断增加,且随温度升高,腐蚀速率增大。结合SEM照片观察得出,GF/VE复合材料在硫酸介质浸泡初始主要是树脂发生腐蚀,后期主要是界面腐蚀起主导作用。

阻燃性乙烯基酯树脂复合材料的研究

研究了一种阻燃性乙烯基酯树脂及其复合材料;用具有阻燃特性的交联剂代替苯乙烯制备了乙烯基酯树脂,通过对树脂凝胶时间、粘度及反应活性的测定确定了树脂的固化工艺;对树脂及其复合材料的力学性能和阻燃性能进行了测试,得出树脂浇铸体及其复合材料在力学性能基本保持不变的前提下阻燃性能得到很大程度的提高;该复合材料氧指数为30.6,为阻燃性材料。

改性UHMWPE纤维/乙烯基酯树脂复合材料的研究

超高分子量聚乙烯纤维在过氧化物引发下,通过硅烷进行接枝改性。研究了改性纤维/乙烯基酯树脂复合材料的界面性能。采用层间剪切强度、扫描电镜、红外光谱(ATRIR)及浸润性测试等分析手段表征了接枝改性的效果。结果表明,经过硅烷接枝改性,改善了超高分子量聚乙烯纤维对乙烯基酯树鹰的浸润性,提高了纤维与基体之间的粘结性,使复合材料的层间剪切强度大幅度提高。

常温定型剂对乙烯基酯树脂复合材料性能影响

开发了一种乙烯基酯树脂用常温液态定型剂,并用于预成型体制备,进一步采用VARI成型工艺制备了复合材料。研究了定型剂含量对纤维织物定型效果、VARI成型工艺性、复合材料力学性能的影响。采用厚度回弹、U形回弹的实验方法对定型剂的定型效果进行评价;通过预成型体的渗透率实验对定型织物的VARI成型工艺性进行评价;并采用弯曲性能、层间剪切性能测试对复合材料的力学性能进行表征。结果表明:当定型剂含量为纤维织物质量的6wt%时,织物的预定型效果最好,且能够保持较好的渗透性;定型剂用量对复合材料弯曲性能和层间剪切性能影响较小,能够在改善其工艺性的同时实现复合材料力学性能无明显降低。

玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料在硫酸溶液中的腐蚀机理研究

采用称重法、电感偶合等离子发射光谱(ICP)、近红外光谱(NIR)、扫描电子显微镜(SEM)研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料(GF/VE)在不同温度的去离子水和硫酸溶液中的质量变化率、离子析出行为、树脂基体的水解行为以及腐蚀相态,并进一步分析了腐蚀机理。结果表明,在硫酸溶液中浸泡1800h时间内,仅在高温75℃浸泡的复合材料切割边缘封边处发现界面腐蚀,其他温度下腐蚀仅仅停留在树脂基体水平,纤维/树脂间界面仍然保持良好状态。

碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸性能研究

研究了碳纤维进行氧化处理、铺层形式,以及紫外光照射和不同溶液介质浸泡处理等,对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸性能的影响。结果表明:碳纤维最佳氧化工艺为浓硝酸氧化1 h,空气氧化温度250℃,空气氧化30 min。碳纤维最佳铺层设计为[0°,0°,45°]2s。随紫外光照射时间增加,复合材料拉伸强度呈先增后降趋势,120 h时达最大值。溶液介质浸泡会降低复合材料的拉伸强度。温度相同溶液介质不同时,复合材料在NaOH溶液中拉伸强度降低程度最大,温度提高会加速复合材料失效老化。

上浆剂类型对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料性能影响

本文研究了乙烯基酯树脂固化工艺,并根据固化工艺制备出不同上浆剂的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料,并对复合材料进行了力学性能和热稳定性能测试,结果表明水性聚氨酯上浆剂碳纤维较水性环氧上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸强度提升了16%,弯曲强度提高10%,层间剪切强度提高19%,并采用扫描电镜(SEM)分析了两种上浆剂碳纤维制备的碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的层间剪切断面的表面形态,发现聚氨酯上浆剂的碳纤维能够与乙烯基酯树脂有更好的界面结合性能。

玻璃纤维乙烯基酯树脂复合材料的热响应预报方法

为研究玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料在火灾环境下的热响应,考虑其热解过程,建立了热响应方程组,利用有限差分法计算分析单侧热流作用下的材料内部温度-时间历程与碳化过程。研究结果表明:建立的非线性热响应方程组可有效预测玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料的温度-时间历程,与实验值吻合较好;随着加热时间增加,材料完全碳化,温度趋于稳定,材料温度-深度分布由非线性转变为线性;随着深度增加,玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料达到热解所需的时间更长,碳化过程变慢;热解反应区中不同深度位置的材料剩余质量分数在同一温度下不同,位置越深剩余质量分数越小,碳化程度越高。

TiB_(2)增强乙烯基树脂自润滑复合材料的制备及性能

自润滑材料是影响自润滑关节轴承性能的关键因素,由于传统自润滑材料存在制造工艺复杂、成本较高等问题,所以目前聚合物自润滑复合材料的研究备受关注。热固性树脂因其优异的物理化学性质成为了聚合物自润滑复合材料研究的重点。采用注塑法制备了以乙烯基树脂(VER)为基体、聚四氟乙烯(PTFE)为润滑剂、二硼化钛(TiB_(2))为增强剂的聚合物自润滑复合材料,通过压缩试验与球-盘摩擦磨损试验研究了填料对复合材料摩擦学以及压缩性能的影响;通过扫描电子显微镜、能谱仪以及三维白光形貌分析仪等对其断面以及磨损表面进行了研究分析。结果表明,PTFE的加入改善了复合材料的摩擦学性能,使得摩擦系数和磨损率分别降低了61.14%和73.8%;PTFE添加质量分数为30%时,添加质量分数1.5%TiB_(2)的复合材料性能最优,压缩强度最大为102.35 MPa,摩擦系数最低为0.102,磨损率最低为1.593×10^(-15) m^(3)/(N·m)。同时,通过磨损面微观形貌观察发现复合材料内部填料分散均匀,磨损面光滑连续,此时主要磨损形式为疲劳磨损。断裂面微观形貌观察到复合材料受到裂纹钉扎机理的作用,力学性能显著提高。

基于非线性热响应的玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸响应预报方法

为探究复合材料结构在火灾条件下的力学响应,建立考虑基体热解和纤维软化效应的复合材料热-拉伸响应模型,通过多维数组运算对非线性方程组进行求解,研究高温下玻璃纤维/乙烯基酯复合材料的拉伸性能变化规律、预测玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在不同拉伸载荷和单侧热流工况下的失效时间。结果表明:建立的非线性热-拉伸性响应模型,能够有效预测乙烯基酯及玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在单侧恒定热流下的拉伸性能。通过模型预测曲线可知,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度随温度的下降主要分为两个阶段:第一阶段为其在玻璃化转变温度附近快速下降;第二阶段为材料基体完全玻璃化转变后,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度的缓慢下降。另外,随着拉伸载荷的增加,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料失效时间迅速缩短,且失效时间随拉伸载荷变化情况在不同热流密度下具有相同的趋势。在相同拉伸应力下,热流密度的下降可延长材料的失效时间。在80%室温强度的拉伸应力下,层合板在10 kW/m^(2)下的失效时间较75 kW/m^(2)延长了300 s。在10 kW/m^(2)条件下,施加拉伸应力低于50%室温强度时,层合板在长时间内不会发生失效。

苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷的合成及乙烯基酯树脂复合物的性能

以苯基三甲氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,制备了苯基乙烯基低聚硅倍半氧烷(MPOSS),采用^(1)H-NMR,^(13)C-NMR,^(29)Si-NMR和MALDI-TOF-MS证明MPOSS段主体为完整的T10和T12笼型结构。将MPOSS用于乙烯基酯树脂(VER)制备了VER/MPOSS复合物,热重分析、差示扫描量热分析和力学性能测试表明,VER/MPOSS复合物的热稳定性和玻璃化转变温度随MPOSS比例增加而升高;相对于纯VER,添加20%的MPOSS后复合物的弯曲强度、弯曲模量和断裂力分别提高了203%,365%和200%,力学性能显著提升。极限氧指数、锥形量热、热重-红外等阻燃性能与机理研究表明,MPOSS促进了致密炭层的形成,阻止了有机挥发性产物的释放,降低了VER的热释放、烟释放和有毒气体释放量,增强了VER/MPOSS复合物的阻燃性能。综合认为,MPOSS同时提高了乙烯基酯树脂的力学性能、阻燃性能和综合性能。

乙烯基酯树脂材料性能分析与应用

乙烯基酯树脂是一种重要的高分子材料,由于其独特的分子结构和性能特点,被广泛应用于航空航天、汽车、电子和建筑等领域。在航空航天领域,乙烯基酯树脂常用于制造导弹武器、空间平台和运载火箭的结构部件,如整流罩、支架、仪器舱、壳体等。在汽车工业中,乙烯基酯树脂可用于制造导流板、进气歧管、保险杠、车窗框架等零部件。在电子领域,乙烯基酯树脂常用于制造电子器件的外壳和包装材料。

含磷POSS阻燃乙烯基酯树脂性能研究

将含磷POSS(DMPOSS)以5wt%、10wt%和15wt%的添加量添加到乙烯基酯树脂中,通过差示扫描量热仪(DSC)、热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、锥形量热仪和扫描电镜(SEM)测试研究了DMPOSS对乙烯基酯树脂玻璃化转变温度、热稳定性和燃烧性能的影响。DSC测试结果表明:DMPOSS的加入能够明显提升乙烯基酯树脂的玻璃化转变温度。LOI测试结果表明:添加DMPOSS改性的乙烯基酯树脂的氧指数随DMPOSS含量的增加而逐渐升高。当添加15wt%DMPOSS时,乙烯基酯树脂的氧指数达到23.8%。锥形量热仪测试结果表明:DMPOSS的加入能够有效降低乙烯基酯树脂的热释放。当添加15wt%DMPOSS时,乙烯基酯树脂的热释放速率峰值降低了44.9%,总的热释放降低了30.4%。

偶联剂在乙烯基酯树脂/SiC复合材料中的应用

为了提高乙烯基酯树脂与碳化硅(SiC)颗粒间的粘接强度,试验采用偶联剂KH-570来改善材料的复合界面。结果表明:加入一定量的偶联剂KH-570,可显著地提高乙烯基酯树脂与SiC颗粒之间的粘接强度(包括剪切强度、拉伸强度及弯曲强度)及耐磨性,并确定出了乙烯基酯树脂结合SiC耐磨涂层中KH-570的最佳加入量为1.5%,较合适的使用方法为迁移法。

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究

采用差示扫描量热法（DSC）分析了不同固化剂配方体系的乙烯基酯树脂固化反应特征,研究了固化放热量、固化程度及其浇铸体力学性能的关系,并对模压和拉挤成型碳纤维复合材料的力学性能进行评价,结果表明联用固化剂可使固化温度范围变窄,提高固化放热量。放热量能基本反映树脂的固化程度,直接影响浇铸体及复合材料的力学性能。

乙烯基酯树脂及其炭纤维复合材料的湿热老化行为

结合乙烯基酯树脂(VE)浇注体在65℃和95℃蒸馏水中的湿热老化行为,对其炭纤维复合材料(CF/VE)的吸湿性、静态和动态力学性能进行了对比分析。结果表明,根据VE浇注体的吸湿特性,可将其复合材料的吸湿过程划分为基体吸湿为主和界面吸湿为主的两阶段;VE浇注体与其复合材料的弯曲强度的下降趋势一致,均与吸湿率的增加趋势相对应,但VE浇注体的弯曲模量下降较复合材料明显;VE浇注体及其复合材料玻璃化转变温度(Tg)的变化均随时间的延长而降低,并随吸湿达饱和而保持在一定值,但两者内耗峰的变化趋势刚好相反。