连续纤维增强含二氮杂萘酮联苯结构聚芳醚砜酮树脂基复合材料的界面

利用射频感性耦合冷等离子体(ICP)处理技术改性连续纤维表面,分别采用X射线光电子能谱(XPS)、原子力显微镜(AFM)及动态接触角分析(DCA)系统研究了等离子体处理时间、放电气压、放电功率等工艺参数对连续碳纤维、芳纶纤维和对亚苯基苯并二噁唑(PBO)纤维的表面化学成分、表面形貌、表面粗糙度及表面自由能的影响.研究结果表明,等离子体处理能够在连续纤维表面引入O—C O基等极性基团,使纤维表面极性基团的含量增加,等离子体对纤维表面具有明显的刻蚀作用,经等离子体处理后纤维的表面粗糙度增加,表面自由能增大,纤维的浸润性能得到明显改善.利用等离子体对纤维进行表面处理时应选择合适的等离子体处理工艺参数.在此基础上,采用层间剪切强度(ILSS)、吸水率和扫描电子显微镜(SEM)系统地分析了连续纤维增强可溶性聚芳醚(PPESK)树脂基复合材料的界面粘结与破坏机理.结果表明,冷等离子体处理能够使连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的ILSS增大,吸水率降低,复合材料的界面粘结性能得到明显改善.在应力的作用下,复合材料的破坏模式由未处理的界面脱黏破坏转变为冷等离子体处理后树脂基体的破坏.

成型温度对CF/PPEK复合材料的缺陷和力学性能影响

分别采用溶液浸渍法及真空热压成型法制备了连续碳纤维增强含杂萘联苯结构聚芳醚酮(CF/PPEK)预浸料和复合材料,对不同成型温度制备的复合材料进行了超声相控阵和三维X射线显微镜(XRM)无损检测,利用旋转流变仪、电子万能试验机、动态力学分析仪(DMA)、红外光谱仪(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、金相显微镜对CF/PPEK复合材料进行了表征,系统研究了成型温度对纤维的浸润质量以及复合材料孔隙率、弯曲行为和层间剪切性能的影响,通过力学性能分析和断口形貌表征研究了断裂机理及缺陷对其性能产生的影响。试验结果表明:成型温度为350℃时,CF/PPEK复合材料的弯曲模量和层间剪切强度分别为125 GPa和64 MPa;成型温度为360℃时,CF/PPEK复合材料的缺陷最少,弯曲强度可达1376 MPa;而370℃高温下,复合材料出现明显缺陷,各方面性能急剧下降。

悬浮改性耐高温环氧树脂基复合材料的性能与增韧机制

针对热塑性树脂改性环氧树脂体系黏度迅速增加的问题,本工作采用酚酞基聚芳醚酮(PEK⁃C)悬浮增韧改性耐高温环氧树脂,研究了PEK⁃C悬浮法和溶解法增韧对改性树脂体系的流变性能、增韧效果和耐热性能的影响。结果表明,PEK⁃C悬浮体系的稳定性能较好,规避了PEK⁃C溶解体系黏度高的问题,在室温下的黏度满足湿法缠绕的要求。PEK⁃C在环氧树脂悬浮体系中的溶解性能优异,对环氧树脂本身固化反应和PEK⁃C相分离过程的影响较小。本工作将改性树脂体系和原树脂体系湿法缠绕成型碳纤维复合材料层压板,证明PEK⁃C的引入提升了复合材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和显微镜表征了层压板拉伸断面的微观结构,探究了PEK⁃C改性碳纤维复合材料的增韧机制。