偶联剂对PBO纤维/树脂界面粘接性能的影响

研究了 5种偶联剂及其中的最佳偶联剂的质量分数对聚苯撑苯并二口恶唑 (PBO)纤维 /树脂复合材料界面粘接性能的影响 .研究结果表明 ,PBO纤维经偶联剂处理后 ,与树脂 /基体间的相容性和化学反应活性得到改善 ,从而提高了PBO纤维 /树脂复合材料界面的粘接强度 ,其提高的幅度与偶联剂的极性、化学结构及质量分数均有关 ,最高可达 6 1 3% .

碳纤维/树脂基复合材料铣削表面粗糙度及表面形貌研究

目的研究了CFRP材料铣削加工过程中,部分主要工艺对CFRP材料加工表面质量的影响规律,为工艺参数优化,提高此类零件的表面质量提供依据。方法设计了CFRP材料铣削中的切削参数、刀具结构、加工方法与加工表面粗糙度及表面形貌之间的单因素试验。通过单调改变一个切削参数而其余切削参数不变,得到了工件表面粗糙度和表面形貌随切削参数、刀具结构、加工方法的变化规律。结果当铣削速度增大时,工件的表面粗糙度变化不大,表面微坑缺陷的数量却有所增加,但变小、变浅。当进给速度增大时,工件表面粗糙度呈上升趋势,表面缺陷也随之增加。无涂层多齿刀具铣削后的工件表面粗糙度最大,其次是金刚石涂层多齿刀具铣削的工件,最小的是金刚石涂层交错齿刀具铣削的工件。多齿刀具加工后的表面有较多的微坑缺陷,但普遍深度较浅且面积较小。交错齿刀具对分层缺陷的抑制作用最明显,但在左旋和右旋刀齿交错处容易出现较严重的加工缺陷。与普通机械加工方法相比,超声振动加工方法得到的工件表面质量较好,可以有效减少表面微坑缺陷,改善CFRP铣削加工表面质量。结论 CFRP材料铣削加工时,为了获得较好的加工表面质量,切削参数应选用较高的切削速度和较低的进给速度,切削刀具宜选用多齿带涂层刀具。和普通机械加工方法相比,超声振动铣削加工方法更为有利于获得好的表面质量。

碳纤维/树脂基复合材料高速铣削的刀具磨损机理

采用涂层(Ti CN,Ti Al N)与无涂层超细晶粒硬质合金立铣刀对碳纤维/树脂基复合材料进行高速铣削试验,研究了刀具后刀面磨损带扩展及刀具磨损规律,并探讨了切削力、毛刺随着刀具磨损的变化趋势,观察了刀具的微观磨损形貌,分析了刀具的磨损机理。结果表明:在相同的切削条件下,无涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最大,毛刺扩展严重,后刀面主要发生磨粒磨损,由于黏着磨损和氧化磨损对切削刃的弱化作用,主切削刃发生了微崩刃;Ti CN涂层刀具后刀面主要发生磨粒磨损,并伴随有黏着磨损和轻微的氧化磨损,失效形式为剥落和微崩刃;Ti Al N涂层刀具的后刀面磨损量及切削力最小,毛刺扩展缓慢,更适合碳纤维复合材料的加工。其后刀面主要发生了磨粒磨损,其失效形式为剥落。

五种黏固剂下纤维/树脂复合材料桩钉固位力的研究

目的 比较纤维/树脂复合材料(FRC)桩钉在5种黏固剂下的固位力。方法 将FRC桩钉用5种黏固剂(磷酸锌水门汀、玻璃离子水门汀、聚羧酸水门汀、EB复合树脂、AB组份复合树脂)分别黏固于新鲜离体上前牙牙根内,在电子力学试验机上测试其固位力。结果 FRC桩钉在不同黏固剂下与根管的固位力由大到小的顺序是:AB组份复合树脂>玻璃离子水门汀>EB复合树脂>聚羧酸锌水门汀>磷酸锌水门汀。AB组份复合树脂的固位力最大,为(418.14±23.40)N。结论 新研制的FRC桩钉的固位力可以满足临床需要。

低温氮、氧等离子体处理碳纤维/树脂复合材料

采用霍尔源辉光放电产生氧等离子体和氮等离子体,对成型碳纤维/树脂复合材料进行表面处理,通过浸润性分析、红外光谱分析和扫描电镜分析,探究氮、氧等离子体对碳纤维/树脂复合材料的影响,同时考察处理前后碳纤维/树脂复合材料表面基团和形貌的变化。结果显示氮、氧等离子体处理后碳纤维/树脂复合材料与去离子水的接触角随气压和电流的增大均先迅速降低再缓慢增加,在电流为1.0 A,气压为1.0 Pa时,处理结果较佳,氧等离子体处理后碳纤维/树脂复合材料在去离子水中活化时效性稍强于氮等离子体;氮、氧等离子体处理后碳纤维/树脂复合材料表面刻蚀现象明显,粗糙度提高,纤维树脂间粘连程度增加,红外分析表明甲基、酯基被打断,分别引入CH2-O-CH2和C=N、C≡N等极性基团,上述结果表明:氮、氧等离子体处理是提高成型碳纤维/树脂复合材料表面性能的有效方法。

桩核材料与纤维/树脂复合材料桩钉联合修复无髓牙的抗折性能研究

目的 评价3种树脂类桩核材料与高强玻璃纤维／树脂复合材料(FRC)桩钉联合修复无髓牙的抗折性能。方法 用FRC桩钉和3种经不同方法处理(热压和未热压)的树脂核(Artglass聚合体、Charisma复合树脂、AB组份复合树脂)联合修复离体无髓牙根,测试130°加载时的破坏载荷。结果 Anglass聚合体组的抗折力最高(505.4N),经热压处理后强度明显提高(564.1N);Charisma复合树脂组经热压后脆性增加,强度降低(热压前后分别为411.3N和315.3N);AB组份树脂组经热压后强度明显提高(热压前后分别为358.4N和423.4N)。实验中无1例出现桩钉折断和聚酯冠碎裂。结论 不同桩核材料与FRC桩钉联合修复无髓牙的抗折力不同,其中Artglass聚合体组的抗折力最高,但是此3组的抗折力均超过了咀嚼过程中前牙的咬合力,树脂核与纤维／树脂复合材料桩钉联合修复无髓前牙残根可以满足临床需要。

齿科桩钉用纤维/树脂复合材料细胞毒性实验研究

目的:研究齿科桩钉用纳米SiO2/S-Gf/EAM复合材料的细胞毒性。方法:用四唑盐比色法研究纳米SiO2/S-Gf/EAM复合材料的细胞毒性。结果:随着培养时间的增加,所测材料各浓度组的吸光值也相应增加,阳性对照组增加较慢,空白对照组和测试材料组增加较快,低浓度组的吸光值高于高浓度组,实验材料的细胞毒性为0级。结论:纳米SiO2/S-Gf/EAM复合材料无明显细胞毒性。

炭纤维/树脂复合材料导热性能的数值模拟

采用有限元方法对炭纤维/树脂复合材料的导热性能进行了数值模拟，分别建立一维结构和二维结构炭纤维/树脂复合材料计算分析模型，研究炭纤维含量、界面接触热阻、以及炭纤维直径对复合材料有效热导率的影响。研究结果表明炭纤维作为复合材料增强相，其含量越高复合材料的热导率越高；界面的接触热阻在10-3-10-5（m2 K）/W范围内对复合材料有效热导率有较大的影响，超出范围之后改变接触热阻对材料热导率的影响可以忽略；接触热阻比较大时，炭纤维的直径对复合材料的热导率有较大的的影响，当接触热阻比较小时，炭纤维的直径对于复合材料热导率的影响非常小。

纤维/树脂/铝合金叠层复合材料的显微组织与阻尼性能

采用热压固化成形工艺成功制备了纤维 /树脂 /铝合金叠层复合材料。采用扫描电镜分析了铝合金表面处理工艺对叠层复合材料界面显微组织的影响。结果表明 :该种复合材料不仅具有较高的强度和良好的成形加工性 ,而且抗震性能好 ,其振动衰减系数较基体铝合金有较大程度的提高。

等离子体活化提高碳纤维/树脂复合材料表面Al涂层结合强度的研究

采用霍尔源放电等离子体对碳纤维/树脂复合材料表面进行活化,通过直流磁控溅射技术在其表面沉积Al涂层。利用红外光谱、X射线衍射和扫描电子显微镜分析基体表面极性和涂层组织结构,自行设计垂直拉伸装置测定涂层与基体间的结合强度,并探究不同活化功率和活化前后不同涂层厚度对膜基结合强度的影响。研究结果表明,制备涂层为纯净的多晶态Al膜,表现为(111)方向择优取向生长。等离子体活化后,基体表面极性增强,膜基结合强度显著上升,且随活化功率的增大先上升再降低,在功率为300 W时最佳。同时活化后膜基结合强度随涂层厚度增加而降低的趋势减弱,在涂层厚度达到25μm时,膜基结合强度仍较大,为2.88 MPa,而未经等离子体活化时仅为1.22 MPa。

碳纤维增强树脂基复合材料的电子束辐射固化特性及工艺优化研究

在对高性能碳纤维增强树脂基复合材料绿色成型制造技术的探索中,电子束因常温固化、构件残余应力小且固化速度快等优势,被认为是极具应用前景的非热压罐固化技术。围绕碳纤维/环氧树脂基复合材料的高能电子束固化工艺,对比研究了两种辐射方式(仅辐射单层预浸带、辐射层合板)下,20~200 kGy剂量的电子束对预浸带固化度的影响,明确了固化度随着剂量增加而提高的演变趋势;测试并分析了辐射剂量率对固化度的影响规律,明晰了温升效应促进固化的作用机制;结合层间破坏微观形貌,探索了剂量及剂量率对层间剪切强度的协同影响,获得了高性能层合板制备的工艺优化方法。

热循环作用下单向炭纤维/环氧树脂复合材料的热应力

利用二维有限元模型对单向T700炭纤维/3234环氧树脂复合材料内部热应力分布进行了数值模拟,同时测试了T700/3234复合材料经不同次数真空热循环后的拉伸强度。研究结果表明,随热循环次数增加,基体应力单调下降,界面应力先下降后上升,25次热循环后变化趋于平缓。界面区域内热应力最大,且产生明显的应力集中。部分界面出现脱粘是复合材料在热循环作用下产生损伤的主要原因。

快速和高精度透视测量玻璃纤维/树脂复合材料构件内部的离面位移

提出一种光学干涉谱域相位对照B扫描,透视测量透明或半透明玻璃纤维/树脂复合材料内部离面位移的方法。针对玻璃纤维增强树脂基复合材料,设计了一种由树脂层模仿树脂基体、气隙层模仿裂缝气隙、玻璃层模仿玻璃纤维构成的树脂-玻璃复合构件,然后以此复合构件作为标定和量化系统的标准件进行实验研究。通过对平滑或散斑表面树脂-玻璃复合构件分别进行加载前后干涉光谱的两次拍摄,完成构件内部切面的离面位移测量,测量速度快。该系统的视场范围为3.5mm、轮廓测量分辨率为±26.6μm、离面位移测量精度为±0.1μm、测量深度为2.66mm。该方法在玻璃纤维增强树脂基复合材料力学性能测量和无损检测领域应用前景良好。

碳纳米管对碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

为了探讨碳纳米管(CNTs)对碳纤维/环氧树脂复合材料(CF/ER复合材料)力学性能与疲劳寿命的影响,利用静态拉伸实验和拉-拉疲劳实验沿纤维方向对CF/ER复合材料和CNTs增强CF/ER复合材料(CNTs/CF/ER复合材料)进行了对比研究,同时利用X射线仪与扫描电镜对试样进行了观察。研究结果表明,CNTs的加入,虽然对CF/ER复合材料的拉伸力学性能影响不明显,但可以提高高周疲劳寿命约4倍,使各种实验应力水平下的裂纹密度降低9.5%以上,并可观察到试样中CNTs的拔出、破裂及桥联作用。由此可见,CNTs的加入可明显改善CF/ER复合材料的疲劳寿命。

3种纳米粒子对高强玻璃纤维增强EAM树脂复合材料桩钉基体树脂力学性能的影响

目的 研究 3种纳米粒子对新研制的高强玻璃纤维增强EAM树脂复合材料 (FRC)桩钉基体树脂力学性能的影响。方法 将 3种纳米粒子 (纳米SiO2 、纳米TiO2 、纳米Al2 O3 )用KH - 5 70进行表面处理后 ,将之均匀分散到FRC桩钉基体树脂(EAM树脂 )中 ,按照一定工艺进行固化 ,根据国家标准测试基体树脂的力学性能。结果 不同纳米粒子及其含量对FRC桩钉基体树脂的影响不同 ,纳米SiO2 与TiO2 增强增韧效果显著 ,纳米SiO2 的含量为 3%时 ,基体树脂综合性能最佳。结论 少量的纳米粒子可改善树脂的力学性能 。

带有多孔泡沫芯的纤维/树脂三明治板声振特性

针对带有多孔泡沫芯的纤维/树脂三明治板,建立了其在平面声波载荷激励下的声振特性分析模型。基于1阶剪切变形理论、四节点等参四边形单元有限元法等,推导了平面声波载荷作用下结构的自由、强迫振动方程,成功求解了固有频率和振动速度响应。为了获取结构的声辐射功率,使用瑞利积分方法确定了振动速度响应和辐射声压之间的定量关系,并通过定义辐射与入射声功率,获得了结构的传声损失系数。利用自行搭建的振动和噪声一体化测试系统开展了实验验证研究,发现理论计算获得的固有频率、共振响应和声压响应的计算误差分别不超过4.9%、10.8%和8.9%,由此证明了所建立的理论模型在预测结构声振响应特性方面的有效性。

等离子体处理碳纤维/树脂复合材料

为了提高碳纤维/树脂复合材料的表面浸润性,采用等离子体直接对复合材料进行表面处理,通过接触角测试、拉伸试验、金相显微分析和红外光谱分析,探究了等离子体处理碳纤维/树脂复合材料的最佳处理工艺、处理前后碳纤维/树脂复合材料的力学性能和表面官能团的变化。结果显示:电流、气压和处理时间均对碳纤维/树脂复合材料表面浸润性有明显影响,当电流为1.0A、气压为1.0Pa、处理时间为10min时,表面浸润性最佳;处理后碳纤维/树脂复合材料的拉伸强度没有减小,反而提高了8%。红外光谱分析显示处理后碳纤维/树脂复合材料表面酯基链发生断裂,酯基数量降低,相应形成更多的酮基、羧基和醇羟基,表面极性增强,浸润性显著提高。研究解决了碳纤维/树脂复合材料表面呈惰性的问题,为其表面功能涂层制备奠定了基础。

嵌锁式碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯结构的力学性能及损伤失效

设计并采用嵌锁组装工艺制备了碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯结构,开展了面外平压性能和三点弯曲性能试验研究,获得了夹芯结构在平压载荷作用下的破坏模式,分析了其损伤失效机制及吸能特性,讨论了在三点弯曲载荷作用下面板质量非对称性和槽口方向对夹芯梁的破坏模式及承载能力的影响。研究结果表明嵌锁式碳纤维/树脂基复合材料方形蜂窝夹芯结构在准静态压缩载荷下表现为从槽口附近纤维断裂到开槽侧肋板失稳断裂,再到未开槽侧肋板断裂和压溃的渐进式损伤破坏模式;压缩应力-应变曲线出现明显的二次应力平台,体现出夹芯结构优异的吸能特性;配置较厚的上面板及芯材长肋板槽口向上时,结构的承载能力和初始失效载荷更高。

氯盐腐蚀下纤维/树脂界面黏结退化试验与分子动力学模拟

纤维/树脂界面黏结性能对纤维增强聚合物(FRP)筋承载过程中纤维与基体之间力的传递至关重要,但海水海砂混凝土孔溶液中氯离子扩散至纤维/树脂界面区会使得其黏结性能退化.自制纤维/树脂微脱黏装置,并与数字图像相关(DIC)技术相结合,追踪玄武岩/玻璃纤维与树脂在氯盐溶液中腐蚀28 d的黏结性能退化过程,并通过分子动力学模拟揭示了腐蚀离子导致界面黏结性能退化机制.结果表明:玻璃纤维与树脂间的黏结性能优于玄武岩纤维;玄武岩/玻璃纤维与树脂在NaCl溶液腐蚀28 d,其界面黏结力分别下降了73.9%和71.8%,拉拔过程中破坏模式以基体开裂和纤维拔出为主;树脂与纤维基底主要通过形成氢键黏结,氯离子与基底界面原子的相互作用使原有氢键原子对数量减少,加速了纤维与树脂的脱黏.

自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能研究

目的研究MoS_2和石墨填充对自润滑纤维织物复合材料摩擦学性能的影响。方法采用玄武三号栓-盘式摩擦磨损实验机,研究了石墨和MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物在不同载荷条件下的摩擦磨损性能,并采用扫描电镜观察了纤维织物复合材料的磨损表面和微观结构。结果在较低载荷下,填充5%MoS_2可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率;在较高载荷下,填充10%石墨可以更有效地降低PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率。载荷为219.52 N时,5%MoS_2填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由未填充的1.28×10^(-14) m^3/(N·m)降低到0.61×10^(-14) m^3/(N·m),降低了50%;10%石墨填充PTFE/棉纤纤维织物复合材料的磨损率由1.28×10^(-14) m^3/(N·m)降低到0.91×10^(-14) m^3/(N·m),降低了28%。结论石墨和MoS_2填充在摩擦过程中减轻了磨粒的嵌入和切削作用,阻碍了复合材料的磨损,提高了PTFE/棉纤纤维织物复合材料的耐磨性能。