PC/CCF制备工艺对浸渍程度的影响及3D打印性能分析

针对传统基于螺杆挤出的热塑性材料浸渍程度低而导致丝材性能不高的问题,基于“熔融-溶剂”法结合作用下的复合丝材制备工艺,以聚碳酸酯(PC)为基体材料,连续碳纤维(CCF)为增强体,研究拉丝速度、浸渍辊个数、浸渍温度对浸渍程度影响关系,并通过扫描电子显微镜进行对比分析,得到PC/CCF复合材料的最佳工艺参数,即拉丝速度为5 mm/min,浸渍温度为280℃,浸渍辊个数为3,此时复合丝材浸渍程度可达99.62%。通过对不同浸渍程度PC/CCF 3D打印样件力学性能对比,表明较高的复合丝材浸渍程度能够较大地提升样件的力学性能。

木片浸渍程度数学建模

在对木片成分进行合理划分和假设的基础上,建立了计算木片浸渍程度的数学模型。结果表明,木片浸渍程度数学模型计算结果和实际测定结果线性符合良好,可用以表达液体向木片内部浸渍的程度。木片浸渍程度数学模型中无体积项,计算过程不受木片形状的影响。

木片浸渍程度数学模型的应用

采用木片浸渍程度数学模型对木片厚度、预汽蒸和添加表面活性剂等对木片浸渍程度的影响进行评价。结果表明,木片浸渍程度数学模型可用以评价各因素对木片浸渍程度的影响,是评价木片浸渍程度的一个有效工具。

非热压罐预浸料制备及成型工艺研究

采用单面胶膜浸渍的方法制备非热压罐(Out of Autoclave,以下简称"OoA")预浸料。采用三种方法测定预浸料的浸渍度,通过预浸料的细观形貌、层压板孔隙率及力学性能,系统地分析了浸渍度对碳纤维增强复合材料(CFRP)质量的影响,22%的浸渍度时性能最优。与OoA预浸料相匹配的固化工艺至关重要,通过无损检测、孔隙率、微观结构及力学性能对比分析,120℃/2 h作为第一阶段的固化工艺最适合,同时层压板热性能、力学性能与热压罐相媲美。

不同因素影响下的油纸绝缘直流击穿特征

由于系统性原因,换流变压器阀侧在实际运行过程中长期承受直流电场分量作用,油纸绝缘在直流电压下的耐受能力是换流变压器设计过程中的重要关注点。文中考虑谐波含量、油温、含气量、油纸介电常数、纸板浸渍程度等各种潜在因素,开展了油纸绝缘直流击穿特征的基础试验研究,并用初始电子发射、空间电荷、杂质小桥等电介质理论对结果予以合理阐释,相关结论可对换流变压器阀侧绝缘结构优化和场强设计提供一定的参考。

连续纤维增强不同黏度的尼龙66复合材料性能的研究

通过熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维增强不同黏度的PA66复合材料,并利用力学测试、扫描电子显微镜(SEM)、热变形温度以及热失重等测试方式多方面探究不同黏度的PA66对长玻纤增强复合材料性能的影响。结果表明,低黏度的PA66能提高基体与玻璃纤维间的浸渍能力和复合材料的力学性能,并且对其耐热变形能力和热稳定性影响不大。

短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料预浸线材制备及3D打印工艺分析

碳纤维增强热塑性复合材料3D打印技术,是实现先进复合材料复杂结构件一体化制造的有效途径。由于短纤维不连续、连续纤维间基体的载荷传递能力弱,3D打印短或连续碳纤维等单一形态纤维增强热塑性复合材料的力学性能提升进入瓶颈期。发展短-连续碳纤维同步增强热塑性复合材料(Short-continuous carbon fiber synchronous reinforced thermoplastic composites,S/C-CFRTP)3D打印技术,是突破复合材料复杂结构件高质量制造技术瓶颈的重要途径。然而,由于含短纤维的基体熔融黏度大、3D打印温压时变性强,现有原位浸渍工艺难以保证基体对连续纤维的充分浸渍,导致3D打印S/C-CFRTP力学性能较差,无法满足工程应用需求。提高纤维-基体浸渍程度是实现S/C-CFRTP高质量3D打印的关键。基于离线浸渍方法,提出同步增强预浸线材制备及3D打印工艺。研究了同步增强预浸线材制备工艺路线、参数对其浸渍程度、纤维含量及抗拉强度的影响,提出了“混合-浸渍-定形”工艺路线、“小制丝速度-大出口直径”工艺参数的预浸线材高质量制造策略,其抗拉强度达448.70 MPa。同时,通过对比不同打印工艺成形样件的空隙、纤维含量和抗拉性能,发现预浸线材挤出工艺将S/C-CFRTP的空隙率降低近一半,纤维含量提高约7%,抗拉强度和模量提升约18.6%和11.6%,达约430.45 MPa和38.51 GPa。

连续纤维增强聚丙烯复合材料的熔融浸渍理论模型与表征

通过分析熔融树脂对连续纤维的浸渍过程建立熔融浸渍理论模型,该模型将材料物性参数(纤维直径、纤维束展宽及厚度、树脂黏度等),设备参数(浸渍辊数、浸渍辊形状参数等)以及加工工艺参数(牵引速度、加工温度等)等结合起来,可以预测复合材料的浸渍程度及其变化趋势。对所制备复合材料的孔隙率测试以及虹吸实验表明,该理论模型能定量描述浸渍辊数、牵引速度以及加工温度等对浸渍效果的影响,而测试材料孔隙率是衡量浸渍程度的简捷易行的方法。