碳纤维复丝拉伸样条断面形貌分析

利用扫描电子显微镜对碳纤维复丝拉伸样条断面进行分析,断面上同时存在纤维拔出区域、孔洞和正常断裂区,正常断裂区仅占断面面积的60%~80%。实验证明,孔洞的存在对拉伸强度的影响明显,通过在浸胶后的晾胶过程增加脱泡和恒张力控制,可以有效提高正常断裂区的比例,从而提高拉伸强度。纤维拔出现象与纤维丝束中单丝间的均一性有关。

碳纤维复丝拉伸强度测试中胶液密度的研究

研究了6K聚丙烯腈基碳纤维在复丝拉伸性能测试过程中,样品制备时所使用胶液的密度,对复丝拉伸性能测试实验结果的影响,实验采用河南永煤碳纤维有限公司所生产的6K碳纤维,分析在样品制备过程中,实验分别使用0.910 g/cm^(3)、0.930 g/cm^(3)、0.950 g/cm^(3)、0.970 g/cm^(3)、0.990 g/cm^(3)五种胶液密度。研究结果表明,胶液密度是影响碳纤维复丝拉伸性能测试一个重要因素。当胶液的密度为0.950 g/cm^(3)左右时,制成样品含胶量适中,复丝拉伸性能测试实验结果处于最好的状态,胶液密度过大或者过小时,均对实验结果有明显影响,样品含胶量明显变化,测得的碳纤维拉伸强度和稳定性均有所降低。

《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》新旧标准比较解析

通过对《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》新旧标准进行比较解析,明确了新标准的主要变化,从而指导使用碳纤维复丝拉伸性能测试方法,真实准确高效地提供碳纤维复丝拉伸性能数据。

碳纤维缠绕增强复合材料气瓶及自紧工艺优化

为提高碳纤维复合材料气瓶的承载能力和使用安全性,本文对其碳纤维/环氧树脂缠绕层材料进行力学性能研究。首先提出了两种不同树脂配方体系,并制备树脂浇注体。分析可知CYD-128树脂体系的断裂伸长率较高,但其模量比O-lin树脂低,强度相对较差。制备并对比不同树脂配方下碳纤维复合材料NOL环拉伸强度,选择O-lin树脂作为碳纤维复合材料基体。对国内三种不同厂商的T700-12K碳纤维进行复丝拉伸试验,对断裂面进行SEM测试,根据试验结果选择恒神碳纤维作为复合材料增强体。进一步通过有限元数值模拟分析自紧工艺对碳纤维缠绕气瓶应力水平和疲劳寿命的影响,根据DOTCFFC标准优化自紧工艺,在最佳自紧压力下,复合材料气瓶内衬的应力强度均有不同程度的降低。根据上述复合材料及自紧工艺制备碳纤维缠绕气瓶并进行水压爆破试验和常温压力循环试验,结果表明其爆破压力和疲劳寿命较相关标准均有提升,为优化压缩天然气和氢气储运装备的工业生产和安全使用提供参考。

新型国产芳纶Ⅲ纤维的性能实验研究

测试了7批次新型国产芳纶Ⅲ纤维的复丝拉伸性能，且采用第07批次的芳纶Ⅲ纤维进行缠绕制作了NOL环试样和Ф150mm试验容器。实验结果表明，第04批、06挑、07批芳纶Ⅲ纤维复丝强度平均值达到4535MPa以上，弹性模量大于139GPa，这些性能与Armos（2A）纤维相当，断裂延伸率较Armos（2A）纤维低，约为2．9％-3．3％。芳纶Ⅲ纤维单向复合材料的拉伸性能也与Armos（2A）纤维相当，但层间剪切强度较Armos（2A）纤维低很多，Ф150mm国产芳纶Ⅲ纤维试验容器性能有高有低，表明芳纶Ⅲ纤维的成型工艺性差，线密度太低且不均匀，另外与树脂浸润性差，层间剪切强度低，有待于进一步优化成型工艺参数。

表面处理对连续碳纤维性能的影响

采用高锰酸钾(KMnO_4)、浓硝酸(HNO_3)、电化学氧化和超声波-双氧水联合氧化法分别对连续碳纤维(CCF)进行了表面处理,研究了CCF的表面形貌、浸润性、浸渍性以及复丝拉伸强度等。通过扫描电子显微镜(SEM)、反气相色谱法(IGC)、拉伸实验机表征了处理前后CCF的表面结构、表面能、浸渍效果及力学性能。结果表明,KMnO_4、HNO_3、电化学氧化和超声波-双氧水联合氧化等这几种处理方式均能改善CCF的粗糙程度和润湿性能,其中超声波-双氧水联合处理后的CCF的综合性能最优。