TDE-85环氧/碳纤维复合材料热老化试验研究

采用动态热分析仪对TDE-85环氧/碳纤维复合材料进行测试,并在探索试验基础上,开展了一系列温度的热老化试验,选择弯曲强度作为TDE-85环氧/碳纤维材料的贮存寿命评定指标,通过对热老化试验后样品弯曲强度数据的统计分析,预测了其贮存寿命。

碳纤维/UiO66-NH2环氧复合材料的制备及其性能研究

本文首先合成出锆基MOF材料UiO66-NH_(2),并设计得到PA功能化的MOF材料UiO66-NH_(2)-PA,再将其分散在环氧树脂基体中,制备了性能优异的碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料.随后,通过FT-IR、SEM、XRD对UiO66-NH_(2)以及UiO66-NH_(2)-PA进行了表征,使用万能试验机对碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的力学性能进行了测试.结果表明,UiO66-NH_(2)-PA被成功制备,且改性后的碳纤维复合材料的抗弯曲和抗剪切强度分别提高了26.54%和29.09%.这是因为UiO66-NH_(2)-PA中氨基和磷基的作用增强了界面强度,既提高了碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的储能模量,又增强了复合材料的界面结合能力,从而实现了通过共同作用以提高碳纤维、环氧复合材料力学性能的目标.

短切碳纤维增强环氧树脂形状记忆复合材料的制备与性能研究

为实现形状驱动能耗与复合材料力学性能的最佳配合,本文在热致环氧形状记忆聚合物基体中提高增韧剂新戊二醇二缩水醚(NGDE)含量来降低其玻璃化转变温度,同时添加短切碳纤维(SCF)来抵消由增韧剂引起的刚度降低负面效果。通过实验研究了不同NGDE、SCF含量对复合材料形状记忆转变温度、形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明,增加NGDE含量可将环氧聚合物基体的形状记忆转变温度从90℃降至43℃,其储能模量和弯曲模量也随之降低。在11wt%NGDE上添加SCF后,复合材料的玻璃态储能模量、橡胶态储能模量、弯曲模量最高可提高至原始试样的1.9倍、7倍和2.4倍。

碳纤维复合材料芯棒加速热氧老化特性研究

对碳纤维复合芯棒在170、185、200℃下开展一个月的热氧老化试验,通过对不同老化阶段芯棒样品进行力学性能试验、傅里叶红外光谱分析(FTIR)和显微分析(SEM),研究其宏观性能、微观特征以及宏观与微观性能的关系,得到芯棒性能随老化时间的变化规律。结果表明:加速热氧老化会进一步提高芯棒的固化程度,增强其力学性能,而在加速热氧老化过程中,芯棒外层的环氧树脂基体出现裂纹、粉末及孔洞等现象,环氧树脂与玻璃纤维的界面结合度变差,环氧树脂基体发生脆化,对力学性能产生损伤作用;在两种因素的共同作用下,芯棒的力学性能出现偶有升高而后整体下降的现象。

钴镍金属氧化物碳纳米纤维复合材料的制备及其电化学性能研究

采用静电纺丝的方法制备了钴镍比分别为2∶1、1∶1、1∶2的镍钴金属氧化物碳纳米纤维复合材料,通过XRD表征了3种复合材料的晶体结构、材料形貌,并通过SEM和能谱图分析了其组分,最后对材料进行了析氧反应电化学性能的研究。结果表明:钴镍比为2∶1时得到的复合材料作为析氧阳极催化剂的催化活性及稳定性最好。

温度和应力对碳纤维环氧复合材料吸湿行为的影响

吸湿行为对复合材料的实际应用有很大的影响。本文研究了温度与外加应力因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料在NaCl水溶液中吸湿行为的影响规律。结果表明，升高温度可以提高复合材料在初始阶段的吸湿速率，增大饱和吸湿率。在35～70℃试验温度范围内，复合材料的吸湿特性遵从Fick定律。在35％温度下施加弯曲载荷增大了复合材料在初始阶段的吸湿速率和饱和吸湿率，并且施加的弯曲载荷越大，复合材料在初始阶段的吸湿速率和达到平衡时的饱和吸湿率越大。同时，吸湿对复合材料的承载能力有明显的影响作用。

湿热环境对碳纤维环氧树脂复合材料弯曲性能的影响

采用不同温度下的三点弯曲测试方法,研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料吸湿前后弯曲性能的影响,分析了复合材料的吸湿量、断口形貌、动态力学性能及其加载曲线。结果表明:机织碳纤维环氧复合材料吸湿率较低,其饱和吸湿率仅为0.88%左右。湿热对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。干态试样的断裂形式都为脆性断裂,湿态试样只有在高温下未发生断裂。吸湿后复合材料的玻璃化转变温度(DMA T_g)为125℃,比干态时下降了16℃。在弯曲变形的前期,载荷和位移曲线都成线性变化,干态试样在载荷达到峰值之前会出现小的波动。湿态试样的后期会有明显的弯折或塑变,而且随着温度的升高这种现象越明显。

碳纤维/环氧树脂复合材料的热氧老化机理

以碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,分别采用失重法、静态与动态(DMTA)力学性能测试和IR分析,研究了其热氧老化规律与机理。结果表明:在热氧老化条件下,碳纤维/环氧树脂复合材料的失重率与时间之间的关系服从指数规律;其弯曲强度保留率在25℃热氧老化条件下与老化时间无关,而在100和150℃条件下则随时间呈指数规律衰减,并且温度越高,其弯曲强度保留率下降越快;DMTA与IR分析结果一致,25和100℃的条件下,碳纤维/环氧树脂复合材料的老化形式为物理老化,而在150℃的条件下,则既有物理老化,又有化学老化。

碳纤维环氧复合材料对铝合金应力腐蚀性能的影响

研究了碳纤维环氧复合材料与LY12CZ,LC4CS铝合金相互偶接时,在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,以及所产生的电偶腐蚀对铝合金应力腐蚀性能的影响。测量了复合材料与铝合金在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀电流及铝合金的腐蚀失重值,应用慢应变速率应力腐蚀(SSRT)、预制疲劳裂纹的双悬臂(DCB)试样应力腐蚀研究方法,研究在腐蚀介质和碳纤维环氧复合材料共同作用下,由于电偶腐蚀的存在,对铝合金应力腐蚀性能的影响。试验结果表明:碳纤维环氧复合材料增加LY12CZ铝合金的应力腐蚀敏感性,缩短断裂时间,而对LC4CS双悬臂(DCB)试样应力腐蚀的研究结果表明,电偶腐蚀对LC4CS铝合金KISCC值影响不大,对(da/dt) 稍有影响,但不十分明显。同时对电偶腐蚀影响铝合金的应力腐蚀机制和行为进行了一定的讨论。

碳纤维/环氧树脂复合材料加速热氧老化研究

以T700-CF/828+TDE-85复合材料为研究对象,分别在160℃、180℃和200℃下对其进行了60天的加速热氧老化,研究了老化过程中复合材料的失重率、力学性能、玻璃化转变温度以及化学结构的变化,分析了其热氧老化机理。用TG法研究了该复合材料的热解动力学,应用Flynn-Wall-Ozawa法计算热解平均活化能(E=92.98kJ/mol),并用热解动力学参数预测材料的寿命。

纳米涂层在碳纤维/环氧基复合材料中的应用

该文研究纳米级氧化物涂层对碳纤维 /环氧基复合材料的界面性能和耐热性能的影响。采用溶胶 -凝胶法在碳纤维的表面涂覆了氧化铝和钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层 ,透射电镜分析表明涂层中粒子的大小约为 1 0nm。通过比较氧化物涂层前后碳纤维 /环氧复合材料的力学性能发现 ,Al2 O3 和YSZ涂层后使复合材料的层间剪切强度分别提高了 1 7.7%和 52 .0 % ,拉伸强度和弯曲强度也均稍有提高。且在碳纤维表面形成的Al2 O3 或YSZ涂层在 350～ 70 0℃能有效地减缓碳纤维环氧基复合材料的氧化失重速率。

热塑性树脂含量对CCF800H碳纤维环氧复合材料Ⅰ型层间断裂韧度的影响

采用国产CCF800H高强中模碳纤维增强环氧制备了复合材料,研究不同热塑性树脂含量对复合材料张开(Ⅰ)型层间断裂韧度的影响,研究表明:随着热塑组分含量的提高,复合材料的裂纹起始应变能量释放率(GⅠC-init)与裂纹稳态扩展应变能量释放率(GⅠC-prop)都获得了大幅度提升,在增韧组分质量分数大于20%时,增韧聚芳醚酰亚胺粉体可在复合材料层间富集形成层间高韧区,并在复合材料层间形成了由"连续相"和"分散相"组成的层间增韧结构。

冷等离子体处理对碳纤维缝编织物/环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体对碳纤维缝编织物进行表面处理 ,并采用XRD对处理前后的碳纤维表面结构进行了分析 ,研究了冷等离子体处理对浸润性以及碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明 ,冷等离子体处理提高了碳纤维表面活性、浸润性 ,从而改善了碳纤维缝编织物 /环氧复合材料的界面粘结性能 ,进而改善了复合材料的界面性能。

冷等离子体接枝处理对碳纤维织物/环氧复合材料界面性能的影响

采用冷等离子体接枝法对碳纤维织物进行表面处理,在纤维表面产生活性官能团,研究了冷等离子体接枝处理对碳纤维织物/环氧复合材料的层间剪切强度的影响。实验结果表明,冷等离子体接枝处理提高了碳纤维表面活性,从而改善了碳纤维织物/环氧复合材料的界面粘结性能,进而改善了复合材料的界面性能。

超低温处理对T700碳纤维/环氧复合材料拉—压疲劳性能的影响

对T700碳纤维/环氧复合材料在超低温处理前后的拉—压疲劳性能进行了的研究。采用真空袋—热压罐成型工艺,制备了T700碳纤维/环氧复合材料单向板,在液氮中对试样进行超低温浸泡和超低温/室温循环处理,利用光学显微镜观测了试样在超低温处理过程中产生的微裂纹情况,并测试了超低温处理后试样的静强度和拉—压疲劳1000次、10000次及130000次后的剩余强度。对T700碳纤维/环氧复合材料超低温损伤机理进行了分析,并讨论了超低温处理和拉—压疲劳对复合材料剩余强度的影响。结果表明,超低温处理和拉—压疲劳处理都会使试样产生微裂纹,并引起试样内的残余应力释放和试样的剩余强度降低;经历不同的超低温处理之后,试样的剩余强度达到最高值时所对应的拉—压疲劳次数不同;随着超低温处理和拉—压疲劳的作用,试样的剩余强度会经历先升高—再降低的过程。

纤维表面处理对三维编织碳纤维/环氧复合材料力学性能的影响

在对长碳纤维 /环氧复合材料 (Cl/Ep)研究的基础上 ,重点研究了纤维空气氧化和次氯酸钠氧化对三维编织碳纤维 /环氧复合材料 (C3D/Ep)力学性能的影响。结果表明 ,纤维表面处理可显著增强纤维 /基体的界面结合强度 ,使其力学性能大幅度提高。其中 。

碳纤维复合材料壳体用环氧改性有机硅涂料的研制

研制了一种室温固化环氧改性有机硅树脂涂料。研究结果显示,涂料热导率为0.266W/(m.K),比热容为1.993kJ/kg.K;拉伸强度为3.15MPa;断裂伸长率为30%;并具有较好的耐烧蚀性能以及良好的附着力;该涂层短时可耐450℃的高温,并且与碳纤维/环氧复合材料之间具有良好的界面相容性;涂料采用丙酮和二甲苯作为混合溶剂,可用于碳纤维/环氧复合材料壳体表面的外热防护。

环氧/纳米SiO_2杂化浆料的制备及其对碳纤维复合材料性能的影响

采用溶胶 凝胶技术制备了环氧 /纳米SiO2 杂化浆料,对杂化浆料膜的结构和性能进行了表征分析,同时研究了该浆料对碳纤维复合材料性能的影响。首先制备了(γ 异氰酸酯基)丙基三乙氧基硅烷接枝的环氧树脂,利用该树脂对纳米SiO2 先驱体进行原位改性,制备碳纤维表面环氧 /纳米SiO2 杂化浆料。采用FT IR,AFM和综合热分析仪对纳米SiO2 先驱体的原位改性结构、浆料膜的显微形态和相态及其热性能进行分析,成功制备了环氧 /纳米SiO2 杂化浆料,SiO2 以纳米尺度均匀地分布于杂化浆料膜中,纳米SiO2 的引入使杂化浆料膜的热性能得到了提高。采用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性,复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可同时提高复合材料的层间剪切强度和冲击性能。

环氧改性水性聚氨酯上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响

使用自行合成的环氧改性水性聚氨酯(EWPU)上浆剂对碳纤维进行表面处理,主要研究了EWPU上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角等表征方法对比研究了二次上浆处理前碳纤维(CF)和处理后碳纤维(MCF)的表面形貌、表面化学元素组成和浸润性的变化,并通过单纤维破碎实验和短梁剪切法,研究了EWPU上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面力学性能的影响。结果表明,经EWPU上浆处理后碳纤维表面O/C值增加了39.13%,表面活性官能团的含量增加了14.97%,碳纤维与树脂的初始和稳态接触角分别减小了19.41%和20.59%,碳纤维/氰酸酯树脂复合材料的单丝界面剪切强度和层间剪切强度分别增加了13.42%和14.29%。

YSZ涂覆碳纤维/环氧复合材料性能的研究

采用溶胶 -凝胶法在碳纤维的表面涂覆了一层钇稳定氧化锆 (YSZ)涂层 ,并研究了用其制备的碳纤维 /环氧复合材料的性能。结果表明 :涂层中粒子的粒经约为 10nm ,YSZ涂覆后复合材料的层间剪切强度 (ILSS)、拉伸强度和弯曲强度分别提高了 5 2 0 %、 6 5 %和 6 3 % ;YSZ涂覆后的碳纤维与环氧树脂基体的结合更加紧密 ,且在碳纤维表面形成的YSZ涂层在 45 0～ 70 0℃能有效地减缓碳纤维