热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展

为了解决环氧树脂固化导致严重脆弱,低韧性和恶劣的内冲击性缺点,在特定范围内限制适用的问题,本文通过整理近年来环氧树脂增韧的相关文献,研究了热塑性树脂的改性方法和改性后界面情况的进展,对聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等热塑性树脂增韧环氧树脂研究现状进行了分析。研究发现:热塑性树脂增韧环氧树脂的共混体系从均相状态到高交联结构的固定相形态,这种转变极大程度提高了材料的性能。

松木粉/聚醚砜树脂复合材料的制备及选择性激光烧结试验

以松木粉、聚醚砜树脂为材料,用SHR-10A型高速混合机制备松木粉/聚醚砜树脂复合粉末;用HRPS-ⅢA型激光粉末烧结快速成型机,遴选出复合粉末可用于选择性激光烧结工艺参数及适宜的预热温度,烧结成型。测量了不同松木粉质量比对复合粉末力学性能的影响,观察并测量了输入不同的能量密度时,烧结试件的成型效果和力学性能。结果表明:随着松木粉质量比的增加,木塑复合材料的力学性能降低。对于松木粉质量比为20%的木塑复合粉末,当输入的能量密度为0.128 J/mm3时,复合粉末即可成型;当输入的能量密度为0.312J/mm3时,木塑复合材料的拉伸强度达到4.846 5 MPa,弯曲强度为8.215 2 MPa,冲击强度为1.257 4 MPa,此时力学性能最强;若输入的能量密度大于0.312 J/mm3时,出现过烧现象,力学性能下降。采用扫描电镜对烧结件断面的形貌进行了表征。

聚醚砜酮树脂基碳纤维复合材料的性能研究

以含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮 (PPESK)树脂为基体 ,填加短碳纤维 (CF)用溶液共混共沉淀、热压模塑方法研制出PPESK基碳纤维复合材料 ,研究了CF处理方法 ,CF含量 ,等离子体处理材料表面及摩擦条件 (如线速度 )对材料的摩擦磨损性能的影响 ,利用KYKY10 0B扫描电镜观察材料磨损表面 ,分析了PPESK树脂及其复合材料的磨损机理。摩擦磨损实验结果表明PPESK/CF与纯树脂相比 ,摩擦系数减小 1倍 ,磨损率下降 2个数量级。纯树脂的磨损机理主要是刨削磨损和粘着磨损 ,而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损。且具有优异的耐热性能 。

聚醚砜/热膨胀石墨导电纳米复合材料的制备与性能研究

为改善PES的力学性能、热性能和电性能,采用熔融插层法制备了聚醚砜(PES)/热膨胀石墨(EG)导电纳米复合材料(PES/EG),并利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、密度测试、吸水率测试以及拉伸试验分别对PES/EG导电纳米复合材料的微观形貌、热性能、结晶性能、密度、吸水性及力学性能进行了分析测试。结果表明,当EG的质量分数为6%时,PES/EG导电纳米复合材料的综合力学性能较好。热性能测试表明,加入质量分数为6%的EG使基体PES的T-5%提高了4.8 oC。TEM和SEM分析表明,EG的表面处理改善了与基体PES的界面相互作用,EG经熔融插层后以10～30 nm的薄片均匀分散于PES基体中。电性能测试表明,当加入质量分数为2%的EG时,复合材料的电导率提高了12个数量级,其导电逾渗阀值小于2%。综合考虑复合材料的力学和电性能,添加的EG的质量分数应低于6%。

膨胀石墨/聚醚砜复合材料的制备及力学性能

采用微波辐射法制备了膨胀石墨(EG),将其作为增强相加入到聚醚砜(PES)基体中,利用溶液共混法和真空辅助模压成型工艺得到EG/PES复合材料,使用SEM、FTIR和XRD等分析手段表征了EG及其复合材料的微观结构和性能,并对复合材料的力学性能进行了测试。结果表明:PES分子插入到了EG片层内部,并且EG与PES分子之间产生了氢键作用;当EG含量为5.0%(质量分数)时,复合材料的拉伸和弯曲强度达到最大值,分别为94.6 MPa和146.7 MPa,较树脂基体提升了10.5%和7.3%;EG在PES基体内的分散性直接影响了复合材料的力学性能,嵌入到复合材料内部的EG不仅能够改变微观裂纹的走向,还能阻止其进一步蔓延和扩展,改善复合材料内部的应力分布情况。

基于SLS的碳纤维/石墨混杂填料形状对聚醚砜树脂烧结件性能的影响

以聚醚砜(PESU)树脂为基体,天然鳞片石墨(GP)和碳纤维(CF)为混杂填料,采用选择性激光烧结技术制备PESU/CF/GP激光烧结件。为避免PESU基体含量变化对烧结件性能带来的影响,控制混杂填料总质量分数为15%,改变混杂填料中CF/GP配比,结合扫描电子显微镜研究混杂填料的含量和形状差异对PESU/CF/GP激光烧结件的显微组织、力学性能、导电性能、密度以及表面粗糙度的影响。结果表明,具有较大长径比结构的CF对烧结件的力学性能具有较好的保障作用,随着CF含量的提高,烧结件的拉伸强度和弯曲强度逐渐提高。混杂填料中片状结构的GP更容易在基体内构成完整的导电网络,随着GP含量的降低,烧结件电阻率逐渐升高,电导率逐渐降低。不规则片状结构的GP对烧结件的致密程度和表面形貌不利,随着CF含量的提高,GP含量的降低,烧结件的密度升高,表面粗糙度值降低。

聚醚砜改性C_f/BMI复合材料的制备与性能

基于"离位"增韧技术,将"离位"增韧剂聚醚砜(PES)均匀地附载在碳纤维织物上,采用RTM工艺制备了Cf/BMI复合材料(U3160/6421),通过低速冲击、DMA、SEM和基本力学性能测试分析,研究了PES对U3160/6421复合材料性能的影响。结果表明,采用PES附载的ES-Fabric织物制备的复合材料具有良好的增韧效果,其CAI值提高了85%。由于PES的加入,在复合材料层间出现了PES和树脂BMI6421的相反转结构,改善了复合材料的损伤阻抗,提高了复合材料的损伤容限,并且"离位"层间增韧对复合材料的力学性能影响不大。

玻纤/聚醚砜/环氧复合材料老化性能研究

以聚醚砜/环氧树脂为基体的复合材料具有高韧性和高耐热等优点,人们对其耐温和抗冲击性能进行了较为系统的研究,但对其老化性能研究不多。本文分别以双氰胺、二氯苯基二甲脲为潜伏性固化剂和促进剂,采用湿法制备了无碱玻璃纤维/聚醚砜/胺酚基三官能度环氧树脂预浸料,通过模压工艺制备了复合材料,对复合材料试样进行了湿热和紫外光老化处理,研究了老化条件对试样力学性能的影响。结果表明,经过28d湿热老化处理后,试样的拉伸、弯曲、压缩和冲击强度保留率分别为68.3%、60.9%、72.7%和82.8%,经过28d紫外光老化处理后,试样的拉伸、弯曲、压缩和冲击强度保留率分别为83.9%、78.9%、82.5%和72.0%。

热固性树脂过渡层对聚醚砜树脂基碳纤维复合材料界面性能的增强改性

聚醚砜(PES)树脂具有优良的耐热性能、力学性能以及高温稳定性能,可以用来制备高性能热塑性树脂基碳纤维复合材料。但由于PES树脂与商品级碳纤维界面粘结性较差,导致PES树脂基碳纤维复合材料表现出较差的界面性能。在前期研究中发现,热固性氰酸酯(CE)树脂具有熔融流动性好、与PES树脂熔融温度相近的固化温度,以及与PES树脂有一定相容性的优势。本文采用CE树脂作为PES树脂基碳纤维复合材料的界面过渡层,利用过渡层树脂与碳纤维表面上浆剂的优异结合能力及其与PES树脂形成的良好机械啮合作用,研究热固性树脂过渡层对热塑性树脂基复合材料界面性能的影响。结果表明:引入CE树脂过渡层能够改善PES基碳纤维复合材料的界面粘结性能。与碳纤维(CF)/PES复合材料相比,引入10wt%CE树脂过渡层的CF/(10%CE-PES)-L复合材料弯曲强度提高了18.7%,层间剪切强度提高24.2%,CF/(5%CE-PES)-L复合材料玻璃化温度Tg从166℃提高到179℃。通过在热塑性树脂基体与商品碳纤维之间添加过渡层的方法制备热塑性树脂基碳纤维复合材料,解决了热塑性树脂基碳纤维复合材料界面性能较差的问题,为其在工程化应用方面提供了重要的研究思路和理论依据。

PPESK树脂基复合材料的摩擦磨损性能

以含二氮杂萘酮结构的聚醚砜酮（ＰＰＥＳＫ）树脂为基体，填加固体润滑剂和短炭纤维（ＣＦ）制备了新型耐热树脂基复合材料、研究了摩擦条件（如载荷、行程等）和ＣＦ含量对复合材料的摩擦磨损性能的影响，分析了ＰＰＥＳＫ树脂及其复合材料的磨损机理．结果表明，短ＣＦ和固体润滑剂的加入可有 效改善ＰＰＥＳＫ的摩擦磨损性能．当ＣＦ含量为１０％时，复合材料的摩擦系数与聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ） 相当，但比磨损率降低２个数量级；与纯树脂相比，摩擦系数减小为原来的二分之一，比磨损率下降１个数量级，显示出优良的减磨自润滑性能．纯树脂的磨损机理主要是刨削磨损和粘着磨损，而复合材料的磨损特性主要表现为粘着磨损.ＰＰＥＳＫ树脂基复合材料比基体、聚四氟乙烯（ＰＴＦＥ）具有更好的耐磨性和自润滑性．

新型耐热树脂基复合材料的性能研究

以石墨、Mo S2 和含二氮杂萘联苯型聚醚砜酮 ( PPESK)为原料 ,用溶液共混共沉淀、热压模塑方法研制出 PPESK基减摩复合材料 ,摩擦磨损实验结果表明摩擦系数与 PTFE的相近 ,磨损率比纯树脂降低 1个数量级。利用 KYKY10 0 B扫描电镜观察材料磨损表面 ,分析了材料的磨损机理。复合材料的摩擦磨损性能良好 ,且具有优异的耐热性能 。

PES/短切CF混合膜层间增韧碳纤维复合材料的研究

将长度为0.5 mm的短切碳纤维(CF)粉末,分散在质量分数为25%的聚醚砜(PES)/N, N-二甲基甲酰胺(DMF)溶液中,通过浸没沉淀相转化法制备PES面密度相同但短切CF粉末面密度不同的混合膜,研究混合膜对真空辅助灌注成型制备的CF增强环氧树脂复合材料的I型断裂韧性的影响。研究结果表明,短切CF粉末与PES质量比在1∶4和2∶4时,其在PES溶液中分散良好,所制备的混合膜在120℃环氧树脂中可在13 min溶解完全。当混合膜中短切CF粉末的面密度为8.3 g/m^(2)时,所制备的复合材料的I型断裂韧性值最高;相比于未增韧复合材料的I型断裂韧性的起始值和增长值分别提升29.3%和34.8%,相比于纯PES薄膜增韧样的起始值和增长值分别提升6.9%和5.2%。

热塑性树脂改性电子束固化复合材料环氧树脂基体

本发明涉及一类热塑性树脂改性电子束固化复合材料环氧树脂基体。在本发明中，该类环氧树脂体系主要由环氧树脂、光引发剂和热塑性树脂改性剂组成。光引发剂为碘盐或硫盐。改性剂为酚酞改性聚醚酮、酚酞改性聚醚砜以及环氧官能团封端热塑性工程塑料，经它们改性后的电子束固化环氧树脂为基体的碳纤维复合材料的韧性及纤维基体界面得到改善，

聚醚砜增韧双马来酰亚胺树脂研究

选择韧性、耐热性不同的两种典型 BMI树脂──MBMI／DABPA和 MBMI／DA／EP作为研究对象，尝试用PES、PES-C与其共混，以进一步提高韧性。结果表明，液体DABPA和EP在加热下可溶解一定量的PES、PES-C树脂，在工艺上实现了用熔融共混法制备增韧BMI树脂。共混少量的PES，能大幅度提高 MBMI／DA/EP树脂的韧性，且不降低耐热性；而 PES与 MBMI／DABPA共混，树脂韧性提高，但耐热性有所下降，PES－C与 MBMI／DABPA共混则不降低耐热性。共混树脂随热塑性树脂分子链刚性、相容性、分子量及含量的不同呈现不同的相态结构，在PES-C增韧树脂中发现了热固性球粒聚集在热塑性基体中的相反转结构。

真空成型体育器材用碳纤维增强PES树脂材料力学性能研究

在碳纤维内加入聚醚砜(PES)树脂法,利用真空辅助成型(Vacuum Assisted Resin Infusion,VARI)工艺制备得到改性复合材料,研究真空成型压力参数对体育器材用碳纤维增强PES树脂材料力学性能和拉伸断面的影响。研究结果表明:相对于改性前的PES树脂材料拉伸强度,经过0.1 MPa、0.25 MPa与0.5 MPa处理得到的改性复合材料在拉伸强度方面依次提升了17.36%、41.39%与29.54%;拉伸模量依次提升1.61%、19.35%与10.48%。相对于原始纤维,经过改性形成了更加粗糙的表面结构,使纤维与树脂可以发生更加紧密的结合,经过改性的PES树脂材料形成的断口具有明显的韧性断裂特点。在0.25 MPa下得到的改性PES树脂材料形成了明显断口结构,此时的试样获得了最优的拉伸强度与模量。

真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能的影响

在碳纤维(DF)内加入聚醚砜(PES)树脂法,利用真空辅助成型(VARI)工艺制备得到改性复合材料,研究真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能和拉伸断面的影响。研究结果表明:相对于改性前的PES树脂材料拉伸强度,经过0.1、0.25与0.5MPa处理得到的改性复合材料在拉伸强度方面依次提升了17.36%、41.39%与29.54%;拉伸模量依次提升1.61%、19.35%与10.48%。相对于原始纤维,经过改性形成了更加粗糙的表面结构,使纤维与树脂可以发生更加紧密的结合,经过改性的PES树脂材料形成的断口具有明显的韧性断裂特点。在0.25MPa下得到的改性PES树脂材料形成了明显断口结构,此时的试样获得了最优的拉伸强度与模量。

基于聚醚砜/氰酸酯半互穿树脂体系的碳纤维复合材料性能研究

氰酸酯(CE)树脂因具有高玻璃化转变温度、低固化收缩率和优异介电性能,常被作为耐高温或吸波纤维复合材料基体应用于航空航天领域。但由于CE树脂与碳纤维(CF)浸渍黏附性较差、固化温度高、固化物脆性较大,其复合材料制备工艺性较差且固化后易产生分层损伤,严重影响其产品质量及实际应用。本文利用聚醚砜(PES)对CE树脂进行改性,制备出浸润性良好的预浸料以适应各类干法成型复合材料制备工艺。结果表明,PES的引入能够显著提高CF/CE树脂基复合材料的力学性能和热稳定性。与CF/CE单向板相比,7.5wt%PES-CF/CE单向板的弯曲强度提高17%,层间剪切强度提高31%,冲击韧性提高39%,并且纵向热膨胀性系数从−2.07×10^(−8)K^(−1)降低到−10.7×10^(−8)K^(−1),横向热膨胀系数降低20%,改性效果显著。

多壁碳纳米管/聚醚砜-环氧树脂复合材料的制备及力学性能

环氧树脂具有优异的热性能及力学性能,但本身脆性较大。为制备低成本、高性能的环氧树脂体系,使用聚醚砜(PES)和多壁碳纳米管(MWCNT)对环氧树脂进行增韧,制备了不同PES含量的PES-环氧树脂共混物,讨论了PES含量对环氧树脂力学性能的影响;采用熔融法,并配合使用机械搅拌、高剪切分散和超声分散制备了MWCNT/PES-环氧树脂复合材料,测试了其拉伸性能及断裂韧性,用SEM观察了MWCNT在树脂中的分散状态以及拉伸试样的断口形貌。结果表明:MWCNT的加入能够提高PES-环氧树脂体系的综合力学性能,且当MWCNT含量为0.7wt%时,树脂体系的综合力学性能最好;低PES含量下,小于1.0wt%的MWCNT的加入使材料力学性能超过用20.0wt%PES改性的环氧树脂;PES与MWCNT对环氧树脂具有协同增韧作用。

树脂基复合材的发展及趋势

介绍了树脂基复合材料的发展过程,并对3种主要代表物做了介绍,还说明了其主要性能指标.

用于RFI工艺的高性能树脂膜的研究

以烯丙基化合物改性双马来酰亚胺为基体 ,通过加入聚醚砜树脂 (PES) ,制得了适用于树脂膜熔渗(RFI)工艺的高性能树脂基体膜。该树脂膜性质稳定 ,能满足 RFI工艺要求。其固化树脂耐热性及力学性能优良 ;所制得的玻璃布复合材料综合性能优异 ;常温下弯曲强度、层间剪切强度分别达到 5 35 MPa和 5 5 .5