碳纤维/酚醛树脂复合材料热解特性研究

使用热重-差热同步分析仪研究了某飞机框架部位用碳纤维/酚醛树脂复合材料在不同气氛和不同升温速率条件下的热分解特性。结果表明:在空气气氛下碳纤维/酚醛树脂复合材料热解反应分为3个阶段,在氮气气氛下热解反应分为2个阶段;随着升温速率的提高,氮气气氛下复合材料热解的初始分解温度、第2阶段起始温度都随着升温速率的提高而增加,2个阶段的热解温度范围都逐渐变宽且每一阶段的温度范围都要高于前一个热解阶段,最大失重速率温度也向高温方向移动,相同温度下失重明显变大。采用Kissnger法、FWO法、Starink法对碳纤维/酚醛树脂复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。

铜对碳纤维/酚醛树脂受电弓滑板材料的性能影响

采用热压烧结法制备了碳纤维织物/酚醛树脂(PE)受电弓滑板复合材料,研究了Cu对碳纤维织物/PE受电弓滑板复合材料的电阻率、密度和力学性能的影响。采用万能材料试验机、电阻测试仪测试了复合材料的力学性能和电学性能,用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析测试手段对材料的组成结构及断口微观形貌等进行了测试和表征。结果表明,铜粉经高温烧结后呈连续三维网状结构,这种结构与碳纤维织物协调作用,阻止裂纹扩展,提高了复合材料的力学性能;当铜含量为40%时,复合滑板材料的综合性能最优:电阻率降至22.1μΩ.m;弯曲强度和压缩强度分别提高至61.8MPa和29.6MPa;冲击韧性达到12.7 J/cm3。

碳纤维/酚醛树脂复合材料燃烧特性研究

采用锥形量热仪测试碳纤维/酚醛树脂复合材料的燃烧特性,评价碳纤维/酚醛树脂复合材料的火灾危险性。结果表明:热辐射强度为35 kW/m^(2)时,碳纤维/酚醛树脂复合材料不会燃烧。热辐射强度增至50 kW/m^(2)时,碳纤维/酚醛树脂复合材料的热释放速率曲线只有1个峰值,峰值为25.1 kW/m^(2)。碳纤维/酚醛树脂复合材料的质量损失速率随着热辐射强度的增加而增大。随着热辐射强度的增加,复合材料的火灾危险性增大。

碳纤维单丝带对酚醛树脂基复合材料力学性能的增强作用

将连续碳纤维束用空气梳分散成单丝状的长带,经60%硝酸进行表面氧化处理后用作酚醛树脂复合材料的增强材料。用红外光谱、扫描电镜等表征复合材料的微观结构,通过力学性能测定发现,与连续的碳纤维束增强相比,单丝带增强复合材料的弯曲强度提高了1倍,层间剪切强度(ILSS)提高了2倍,但冲击强度有所降低。结果表明,碳纤维经过表面氧化和丝束分散的处理后,能有效地提高其与复合材料中树脂基体的结合性能。

超临界水对碳纤维/酚醛复合材料的分解作用

对碳纤维 /酚醛复合材料的分解回收处理进行了探索研究。采用超临界水为反应介质 ,在 4 0 0℃ ,Na OH水溶液的浓度为 1mol/ L,反应时间 30 m in,填充率为 0 .6 2时 ,基体树脂的分解率达到 75 %。质谱和气相色谱分析表明 ,分解产物为多种含苯环的物质 ,其中苯酚、甲基苯酚的含量在分解产物中达到 33%。随着反应温度和反应时间的增加 ,复合材料的分解率增加。 SEM分析表明 :分解后纤维表面光滑 ,没有树脂层 。

分层接结三维机织预制体增强酚醛树脂基材料的摩擦性能

为克服短切纤维和二维碳布增强预制体结构强度低的缺点,分别设计并制备了浅交弯联和深交联2种分层接结三维机织碳纤维预制体增强酚醛树脂基复合材料,并以相同复合工艺制备了短切碳纤维增强酚醛树脂基复合材料。测试碳纤维/酚醛树脂复合材料的摩擦性能,并通过观察3种复合材料的磨损表面和磨屑的微观形貌,探讨了其摩擦机制。结果表明:短切纤维复合材料的摩擦因数和磨损率最高,深交联的摩擦因数和磨损率最低,浅交弯联的居中。分层接结三维机织结构预制体具有优良的力学性能和整体性,会使复合材料在摩擦过程中减少磨屑与磨损,保持稳定的摩擦因数,从而使复合材料具有良好的摩擦性能。

两种复合材料层间脱粘问题的研究

高硅氧玻璃纤维布 /酚醛树脂缠绕成型复合材料和碳纤维 /酚醛树脂模压成型复合材料复合时 ,两者层间常出现严重脱粘。本文通过实验分析发现 ,导致两种复合材料层间脱粘的主要原因为高硅氧玻璃布 /酚醛树脂缠绕层固化成型时的残余应力及中间层的影响。通过降低固化温度 ,减慢升温速率 ,减少富树脂层厚度等措施有效地解决了层间脱粘问题。

Simulation of Curing Process for Propargyl Terminated Novolac Resins

Non-isothermal kinetic simulation analysis was carried for CFRP （carbon fiber reinforced plastic） based on PN （propargylated novolac） resins with various curing enthalpy. The simulation study was performed for CFRP with 40% mass resin content. It was shown that, curing enthalpy of PN resin must be less than 600 J/g to avoid uncontrolled heat emission causing destruction of composite sample.