真空辅助灌注成型用聚双环戊二烯的制备及其碳纤维增强复合材料的性能研究

本文采用聚苯乙烯-丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物作为DCPD单体的增黏剂,以亚磷酸正三丁酯作为缓聚剂,使其工艺特性满足真空辅助灌注成型,成功制备碳纤维增强聚双环戊二烯复合材料。通过研究增黏剂含量对单体黏度和聚合后树脂力学性能的影响确定树脂体系的组分配方。利用VARI工艺制备复合材料,研究了改性聚双环戊二烯/碳纤维复合材料的Ⅰ型断裂韧性以及弯曲性能,并与环氧树脂/碳纤维复合材料进行比较。研究结果表明,由该树脂体系制备的碳纤维复合材料Ⅰ型层间断裂韧性起始值和扩展值分别比环氧树脂/碳纤维复合材料高26.1%和30.4%,但是弯曲强度较低。微观结构表明,碳纤维表面残留聚双环戊二烯树脂发生明显塑性变形,消耗更多的能量,从而获得更高的Ⅰ型断裂韧性,然而树脂与碳纤维界面结合力较差,载荷无法实现在树脂与树脂之间的良好传递,最终导致较低的弯曲强度。

聚丙烯酸酯热塑性树脂及其真空辅助灌注成型复合材料性能研究

分析了阿科玛聚丙烯酸酯热塑性树脂Elium190M的反应特性,研究了热塑性树脂的基本性能和真空灌注纤维增强热塑性复合材料的力学性能,并与风电叶片行业批量在用的热固性树脂及其真空灌注复合材料性能进行了对比。研究结果表明,聚丙烯酸酯树脂粘度较低,适用期较长,且固化温度较低,固化时间较短,适用于真空辅助灌注成型工艺。纤维增强热塑性复合材料与风电叶片批量在用的热固性复合材料的力学性能相当,同时热塑性树脂Elium190M与其热塑性复合材料之间具有良好的界面性能,表明该热塑性树脂也可以先局部采用预制件成型,然后采用整体一体灌注成型的方式进行大型复合材料制件的制造。

真空灌注低成本成型工艺及其应用研究

介绍了复合材料低成本制造工艺——真空辅助灌注成型技术的基本原理、主要工艺流程,详细阐述其工艺优点,针对国内外真空辅助灌注成型技术进行研究和应用状况概述,并介绍了真空辅助灌注成型在航空航天、船舶制造等领域中的应用。

国内外复合材料工艺设备发展述评之七——液体模塑成型

本文分析了液体模塑成型工艺所用设备的发展历程,指出其优缺点,并对今后发展提出建议。

VARI液体成型复合材料机盖的数值模拟及工艺验证

针对复合材料机盖结构件进行了真空灌注(VARI)成型模拟,研究了不同注胶方案对注射时间的影响,以及导流网铺放和流道设计对树脂流动前锋和注胶过程的影响,优选出合理的注胶方式、导流网布局和流道设计,并进行工艺试验验证。结果表明,仿真模拟的树脂流动前锋与实际树脂的流动前锋趋势一致,而且均能将制件灌注完全,经检测满足成型制品性能要求,验证了工艺设计的合理性和模拟分析的有效性。

VARI工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料的耐腐蚀性能及断口形貌分析

研究了用真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺制备碳纤维复合材料的耐腐蚀性能,并对采用VARI工艺制备的碳纤维复合材料制件进行了断口形貌分析。结果表明:碳纤维树脂基复合材料的拉伸强度是395.93 MPa,弯曲强度是568.44 MPa,模拟海水中浸泡70天后拉伸性能和弯曲性能的保持率仍能保持在80%以上;腐蚀前环氧树脂与碳纤维编织布总体浸润充分,拉拔孔洞少,腐蚀后树脂对纤维包裹性变差,孔洞变多,但仍保持材料的大部分优良性能。

氢氧化钠处理对GF VER复合材料界面及力学性能的影响

为改善玻璃纤维(Glass fiber,GF)与乙烯基酯树脂(Epoxy vinyl ester resin,VER)间界面性能,使用氢氧化钠溶液对GF进行表面改性处理。借助扫描电镜、红外光谱仪、万能材料试验机、摆锤冲击试验机等,分析改性前后GF的表面形态与化学结构的变化。测试改性前后GF VER复合材料的单丝和纤维束界面剪切强度、弯曲强度、抗冲击强度。研究氢氧化钠处理对GF VER复合材料的界面性能和力学性能的影响。结果表明:经过氢氧化钠溶液处理后,GF浸润性得到改善,表面变得粗糙,表面活性基团增多。单丝和纤维束的界面剪切强度相比改性前分别提升了25.31%、27.48%。GF VER复合材料的弯曲强度与抗冲击强度相比改性前分别提升了20.96%、25.40%。

泡沫夹芯结构复合材料VARI工艺模拟研究

提出了一种简单方便的等效建模法,解决了大尺寸夹芯结构或复杂形状夹芯结构真空辅助树脂灌注(VARI)成型工艺模拟仿真计算量大,效率不高的难题。采用等效建模法和细化建模法对矩形泡沫夹芯结构复合材料平板的VARI工艺进行了模拟仿真分析,并结合工艺成型实验进行了验证。结果表明,由两种方法计算得到的理论充模时间与实测树脂充模时间基本一致,采用等效建模法所得树脂流动前锋位置曲线与工艺成型实验测试值更加吻合。

CBT树脂反应特性及其纤维复合材料力学性能的研究

分析了环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)-CBT100和CBT160两种树脂的反应特性,研究了三种锡类催化剂对CBT100树脂低粘度适用期和高温反应时间的影响,并对比了采用树脂粉末熔融浸渍成型和高温真空辅助灌注成型(VARTM)方法制备的玻璃纤维增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料的力学性能。研究结果表明,CBT160树脂高温反应速度较快,适合树脂粉末熔融浸渍相类似的成型工艺。CBT100树脂通过外加一定量的单丁基三异辛酸锡或二丁基二月桂酸锡催化剂,可以使其具有合适的适用期和反应聚合时间,适宜用于VARTM过程。含单丁基三异辛酸锡的CBT100树脂通过高温VARTM方法制备的玻纤增强PCBT复合材料的综合力学性能较好,略高于采用CBT160树脂用树脂粉末熔融浸渍成型方法制备的复合材料的力学性能。

环氧树脂混合比例对复合材料性能的影响

在风电叶片的工业化生产过程中,因混合工艺和计量设备的原因,存在环氧树脂和固化剂混合比例误差或者错误的风险,对产品造成未知的影响。本文通过在已知环氧树脂体系的条件下,确定树脂混合比例及比例偏差,然后考察了复合材料的力学性能变化。实验结果表明:环氧树脂增强玻璃纤维复合材料,胺类固化剂混合质量比例偏差小于±4时,复合材料的静态力学性能不会发生太大的变化。