国产T700级碳纤维及复合材料性能表征

研究了两种国产T700级碳纤维微观形貌以及相应的环氧树脂基复合材料的基本力学性能,并与日本东丽T700碳纤维进行比较。结果发现,与表面光滑的东丽T700碳纤维相比,国产碳纤维表面有颗粒附着,呈凹凸不平的形貌;国产Ⅰ型和东丽碳纤维较国产Ⅱ型碳纤维的力学性能稳定性更好,国产Ⅰ型碳纤维与东丽纤维力学性能数据相近,其中国产Ⅰ型碳纤维复合材料拉伸强度为2323MPa、拉伸弹性模量为143GPa、弯曲强度为2327MPa、弯曲弹性模量为140GPa。

国产T700级碳纤维表面特性对BMI复合材料湿热性能的影响

分别采用SEM、AFM、XPS和TGA对两种国产T700碳纤维和国外东丽T700S碳纤维的表面形貌、表面化学特性以及碳纤维上浆剂耐热性进行了表征,通过纤维性能转化率的计算,考查了T700碳纤维/双马复合材料的界面粘结性能,并通过T700碳纤维/双马复合材料湿热条件处理前后的0o拉伸强度和层间剪切强度测试对复合材料的耐湿热性能进行了表征。研究发现T700碳纤维的表面粗糙度和活性官能团含量等表面特性对双马复合材料的界面粘结性能具有显著影响,进而在一定程度上影响着双马复合材料的耐湿热性能。研究结果表明:国产T700碳纤维/双马树脂复合材料的耐湿热性优于国外同类T700碳纤维双马复合材料。

国产T700级碳纤维/BMI复合材料湿热性能

为研究国产碳纤维复合材料湿热性能,基于热压罐制备工艺,分别将国产T700级碳纤维和日本东丽T700S碳纤维与国产QY9611双马树脂进行匹配,从纤维表面物理/化学状态、吸湿曲线、吸湿后玻璃化转变温度、宏观力学性能等方面对2种复合材料开展湿热性能研究.结果表明:国产T700/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.77%(35 d),T700S/BMI复合材料的饱和吸湿率为0.81%(19 d);71℃水浸168 h后,国产T700/BMI的玻璃化转变温度(T_g)下降10.3%(由252.1℃到226.2℃),T700S/BMI复合材料的玻璃化转变温度(T_g)下降8.7%(由256.6℃到234.3℃);150℃湿态环境下,国产T700/BMI复合材料90°拉伸强度与T700S/BMI基本相当,0°压缩强度较T700S/BMI高约17.9%,层间剪切强度较T700S/BMI高约9.3%,表明国产T700/BMI复合材料具有更优良的湿热力学性能.

国产T700级碳纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能

分别以日本东丽T700S和国产T700级碳纤维作为增强体,采用热压罐成型工艺制备了双马来酰亚胺树脂基复合材料。对比研究了两种碳纤维表面物理、化学状态以及复合材料的微观界面性能、层间剪切性能。结果表明,国产T700级碳纤维表面沟槽结构分布较多,表面粗糙度较高,有利于与树脂基体形成更好的物理结合作用。虽然两种碳纤维的含氧官能团相当,但国产T700级碳纤维表面元素氧碳比较高,有利于与基体树脂形成更好的化学结合作用,其界面剪切强度较T700S碳纤维复合材料高约14%,复合材料的层间剪切强度高约19%。

国产T800级碳纤维本征特性研究进展

综述了近年来对国产T800级碳纤维本征特性的相关研究进展,包括纤维的力学性能、微观物理特性和表面化学特性等,并与东丽T800碳纤维对比,指出了国产T800级碳纤维性能上存在的一些问题。

两种国产T800级碳纤维界面状态及复合材料力学性能研究

研究了两种国产T800级碳纤维界面状态及复合材料力学性能,结果表明,与B类纤维相比,A类纤维表面形貌粗糙度高约23%、O/C含量高约7.4%、活性C含量高约20%,微观剪切强度高约10%,A类纤维增强的复合材料冲击后压缩强度比B类纤维高约8%。A类纤维与树脂形成更好的化学与物理结合,界面结合作用较好。

纺丝工艺对T700级碳纤维及其复合材料性能的影响

采用同种上浆剂对不同纺丝工艺国产T700级碳纤维进行上浆,测试分析了不同纺丝工艺碳纤维的表观性能、接触角、展纱性、毛丝量及硬挺度,并对两种纺丝工艺碳纤维制备的复合材料的力学性能进行了测试分析。结果表明:干喷湿纺碳纤维的表面光滑,截面形状基本为圆形,湿纺碳纤维的表面有沟槽,截面形状大部分为近圆形或椭圆形,少量为腰形;干喷湿纺碳纤维在耐磨性、集束性和硬挺度方面均优于湿纺碳纤维,而湿纺碳纤维的展纱性及浸润性优于干喷湿纺碳纤维;干喷湿纺碳纤维制备的复合材料的层间剪切强度比湿纺碳纤维的高12%,干喷湿纺碳纤维制备的NOL环的拉伸强度及强度转化率也高于湿纺碳纤维的。

国产T700碳纤维用环氧树脂及其复合材料性能研究

本文针对国产碳纤维特点研制一种新型改性环氧树脂配方,测试CCF700S碳纤维NOL环、单向板以及Ф150mm标准容器水压爆破,并对爆破后复合材料结合SEM对碳纤维的微观结构进行表征。试验结果表明,该改性环氧树脂体系与CCF700S碳纤维浸润性好,界面粘接能力强,力学性能优异,改性环氧树脂体系适用于CCF700S碳纤维湿法缠绕工艺。

国产12K T700级碳纤维在复合芯导线中的替代应用研究

在碳纤维复合芯原材料成本构成中,碳纤维占60%以上,采取将复合芯用关键原材料12K T700级碳纤维国产化替代是降低成本行之有效的途径。优选三家国内具有代表性的碳纤维生产企业的12K T700级PAN基碳纤维,制得的三种碳纤维复合芯棒主要性能指标均能满足标准要求,能够替代进口东丽T700S碳纤维,价格约为其70%~80%,有利于碳纤维复合芯导线的推广应用。

国产T700S碳纤维增强复合材料压力容器的成型工艺

分别采用扫描电子显微镜、傅立叶变换红外光谱仪对国产T700S碳纤维表面形貌及表面涂层进行了表征,通过NOL环实验对两种树脂体系进行优选,找到了一种与国产T700S碳纤维匹配性较好的树脂体系,然后设计正交试验,对影响?150 mm复合材料压力容器成型的因素设置了不同的水平,通过正交试验比较,最终确定缠绕张力为40~50 N﹑封头补强方式为碳布补强环补强﹑胶槽温度55~60℃、刮胶板和滚胶筒间隙0.15~0.20 mm、缠绕后处理方式为玻璃布带环向/螺旋向各缠绕1层时,制作的复合材料压力容器特性指数最高(37.5 km),可作为国产T700S碳纤维进一步工程化应用的参考。

国产T1000级碳纤维性能

通过国产T1000级碳纤维表面状态、单向板、NOL环及φ185 mm壳体的实验研究,分析了两种国产T1000级碳纤维的表面物理和化学状态,复合材料的微观界面性能及力学性能。结果表明,两种国产T1000级碳纤维表面光滑,断口基本呈现为规整的圆形,国产T1000级碳纤维能获得较高的拉伸强度。两种国产T1000级碳纤维单向板0°拉伸强度均略低于进口T1000碳纤维,这是由于HF50S碳纤维单向板呈现部分纤维束型的破坏和部分断裂型的破坏;两种国产T1000级碳纤维单向板90°拉伸强度均略低于进口T1000碳纤维,这是由于国产T1000级碳纤维与树脂基体之间的机械锚钉作用较弱,界面粘接强度较低;两种国产T1000级碳纤维缠绕壳体爆破压强是进口T1000壳体爆破压强的0.93和0.88,这是由于SYT55碳纤维和HF50S碳纤维缠绕时容易起毛和界面粘接性能较差。

T700级碳纤维/QY9611双马树脂复合材料界面性能研究

采用SEM和AFM对国产T700级碳纤维和东丽T700S碳纤维的表面形貌进行了表征,利用热熔法预浸料制备了T700级碳纤维/QY9611复合材料,并考察了复合材料的界面性能。研究结果表明,碳纤维的形貌对复合材料界面性能有显著影响,国产T700级碳纤维/QY9611复合材料的室温界面性能优于T700S/QY9611复合材料,且湿热处理后的界面结合强度仍高于T700S/QY9611复合材料,说明国产碳纤维T700级碳纤维/QY9611复合材料已具备良好的耐湿热性能。

国产T800级碳纤维微观及理化性能研究

对不同厂家生产的国产T800级碳纤维及日本东丽T800H碳纤维先应用SEM(扫描电子显微镜)和AFM(原子力显微镜)进行表面物理形貌研究;测试不同碳纤维的线密度、体密度;应用Wilhelmy吊片法原理测试碳纤维的表面能,以表征其表面浸润性。结果表明,国产T800级碳纤维断面轮廓大多呈现“扁椭圆形”或“圆形”,少数呈现“腰状”;国产T800级碳纤维线密度均大于T800H碳纤维;国产T800级碳纤维体密度值均小于T800H碳纤维;而在表面能方面,不同厂家的国产T800级碳纤维存在一定差异,表面能较大的碳纤维,其表面能的极性分量均较高,极性参数达到0.80以上,而表面能较低的碳纤维,其表面能的极性分量也均较低,极性参数均在0.60以下。

T700碳纤维/环氧复合材料力学性能试验研究

本文对日本东丽、东邦公司生产的T700碳纤维的单向板力学性能进行了试验研究,提供了两种纤维复合材料的标准试验数据;对于两种碳纤维的单向板纵向拉伸性能的差异,运用材料力学方法、最弱环定理进行了分析,发现TOHO T700碳纤维/环氧单向板拉伸强度较差的原因可能来自于纤维本身和隐含缺陷较多造成;同TOHOT700碳纤维相比较,TORAY T700碳纤维较为适用于纵向拉伸要求较高的产品。通过标准试验方法对TORAY与TOHO两种T700碳纤维进行单向板压缩性能、单向板层间界面性能比较表明,两者抗压性能,界面性能相近。

T700级碳纤维的树脂浸润性比较分析

采用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜和动态接触角等方法对比解析了TZ700S、SYT49、HF30S、ZT7H和T700S这5个牌号的T700级碳纤维的表截面理化结构及其对碳纤维的环氧树脂浸润性的影响。结果表明:5种碳纤维的截面形貌均为近圆形,仅ZT7H的表面具有沟槽结构、其余4种均为光洁表面;表面O/C值的大小排序为CF_(SYT49)>CF_(HF30S)>CF_(TZ-700S)>CF_(T700S)>CF_(ZT7H),分布在0.267~0.289之间;在60℃下的E51环氧树脂/酸酐固化剂体系的动态前进角大小为CF_(SYT49)<CF_(HF30S)<CF_(TZ-700S)<CF_(ZT7H)<CF_(T700S),接触角分布在63.51°~66.52°之间,4种国产T700级碳纤维表现出较日本东丽公司T700S碳纤维更小的接触角,树脂的浸润性更优。

国产T800碳纤维用氰酸酯树脂开发及其复合材料性能

基于飞行器减重对耐高温结构复合材料的应用背景,为了拓展国产T800碳纤维增强氰酸酯复合材料体系的应用,通过对国产T800碳纤维表面上浆剂的分析,开展适于国产T800碳纤维的氰酸酯树脂基体配方设计,研究国产T800碳纤维/氰酸酯复合材料的力学性能和耐热性能,分析树脂基体对复合材料界面性能的影响。结果表明:国产T800碳纤维表面上浆剂中含有环氧基团。配方优化后的氰酸酯树脂与国产T800碳纤维复合后,复合材料的室温-湿态力学性能保持率大于74.8%,200℃力学性能保持率大于57%,玻璃化转变温度为226℃,具有优异的热机械性能和界面性能。

满足轻量化自行车应用的T700级湿喷湿纺碳纤维预浸料性能研究

采用恒神自制EM134树脂体系分别匹配T700级恒神湿喷湿纺HF30F碳纤维和东丽干喷湿纺T700SC碳纤维,制备出两种预浸料。通过对EM134树脂体系凝胶时间、升温DSC曲线、恒温DSC曲线,合理优化固化温度和固化时间。同时通过实际过程中模具温度变化及预浸料树脂EM134的升温流变优化制造轮毂制件的固化工艺,并对比两种纤维对应层压板及后端制件的性能。

T700级碳纤维碳化中试生产线及工艺研究项目通过鉴定

中国黑龙江省天顺化工科技开发有限公司承担的“T700级碳纤维碳化中试生产线及工艺研究”项目2月5日通过鉴定。据相关政务公开信息,该项目年产量为5吨碳纤维。这家企业生产线的特点是成本低廉,污染少,其生产的T700级碳纤维成本可控制在每公斤200元以内。这被认为解决了国内高性能碳纤维生产成本高、质量不稳定的关键瓶颈问题。

T800级碳纤维复合材料螺旋铣磨制孔工艺研究

碳纤维复合材料由于具备强度高、各向异性、层间强度低等特点,加工时易产生毛刺、分层等损伤,是典型的难加工材料。本文针对碳纤维复合材料制孔出入口处易损伤的问题,对金刚石磨头端面进行锥角过渡改进设计,并采用螺旋铣磨工艺,探索T800级碳纤维复合材料轻量化低损伤加工方法,通过正交试验设计研究了刀具结构和工艺参数对制孔质量的影响。试验结果表明:与传统金刚石磨头相比,金刚石磨头端面锥角在60°时,轴向力从75N降至53.5N,降幅28.7%,径向力从35.5N升至128N,涨幅264%,并能获得较为理想的制孔质量,可以实现T800级碳纤维复合材料轻量化加工。

盐环境对含孔损伤碳纤维复合材料的性能影响

研究了含孔损伤T700碳纤维/环氧树脂基复合材料在不同浓度、时间和温度的盐溶液环境老化后的性能变化并分析其破坏机理。对其进行盐溶液水浸老化吸湿试验后,分析其质量变化、老化前后SEM微观形貌、玻璃化转变温度、红外光谱分析和开孔拉伸性能。结果表明,盐溶液的浓度对材料性能影响较小,而盐溶液老化的时间和温度对其影响明显,随温度和时间的增加吸湿速率越快,玻璃化转变温度下降幅度越大,试样形貌损伤破坏越严重,纤维与基体界面发生破坏,开孔拉伸强度明显下降。