玻璃纤维增强环氧复合材料上超疏水表面层的制备

先采用真空袋压法制备含CaCO3/环氧树脂表面功能层的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,再通过化学刻蚀与表面修饰,在玻璃纤维增强环氧树脂复合材料上制备出超疏水表面。采用扫描电镜和动/静态接触角分析仪,表征表面的形貌和疏水性,结果表明,在复合材料表面构建了具有微-纳米尺度二元粗糙结构;采用1%(质量分数)的硬脂酸修饰后,其表面与水的接触角最高达160.03°;制备的超疏水表面结构在室温环境下具有长期的稳定性。

纤维增强环氧复合材料低温性能研究

纤维增强环氧树脂基复合材料因其低温下比强度比模量高、热导率低的特点在低温领域被广泛应用,重点对碳纤维、玻璃纤维、凯夫拉纤维增强环氧复合材料低温下力学及导热性能的研究进行了总结,并对4K、77K及室温下各类单向纤维增强环氧复合材料的力学及导热性能进行了对比,分析了各温度范围内最适用的纤维增强环氧复合材料,指出了当前对纤维增强环氧复合材料低温下力学及导热性能研究的不足之处。

碳纤维增强环氧复合材料的界面自组装

为了在分子水平上对增强体表面、界面相进行有目的的控制,采用一种新的碳纤维表面改性方法─分子自组装.表面增强拉曼散射光谱(SERS)分析证实了一系列不同链长的羟基取代烷基硫醇化学吸附在镀银的碳纤维表面,并形成了竖直取向的自组装膜结构.微脱粘界面性能测试表明,经组装改性后的碳纤维和环氧复合后界面粘结强度得到了不同程度的提高,揭示了界面区域组装分子链长和界面性能的关系.

纤维增强环氧复合材料的激光和等离子体涂装前处理技术

为了提高涂料在玻纤增强复合材料表面的附着力,以激光和等离子体表面改性技术对纤维增强环氧复合材料进行了涂装前处理,采用三维体式显微镜、接触角测试仪和表面粗糙度仪研究了前处理对复合材料表面形貌、水接触角及表面粗糙度的影响。结果表明:激光处理能明显改变材料表面形貌,增加表面水接触角和表面粗糙度,等离子体处理对材料表面形貌和表面粗糙度的影响较小,接触角与处理次数、处理功率和处理后时间的变化有关。

碳纤维/UiO66-NH2环氧复合材料的制备及其性能研究

本文首先合成出锆基MOF材料UiO66-NH_(2),并设计得到PA功能化的MOF材料UiO66-NH_(2)-PA,再将其分散在环氧树脂基体中,制备了性能优异的碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料.随后,通过FT-IR、SEM、XRD对UiO66-NH_(2)以及UiO66-NH_(2)-PA进行了表征,使用万能试验机对碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的力学性能进行了测试.结果表明,UiO66-NH_(2)-PA被成功制备,且改性后的碳纤维复合材料的抗弯曲和抗剪切强度分别提高了26.54%和29.09%.这是因为UiO66-NH_(2)-PA中氨基和磷基的作用增强了界面强度,既提高了碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的储能模量,又增强了复合材料的界面结合能力,从而实现了通过共同作用以提高碳纤维、环氧复合材料力学性能的目标.

短切碳纤维增强环氧树脂形状记忆复合材料的制备与性能研究

为实现形状驱动能耗与复合材料力学性能的最佳配合,本文在热致环氧形状记忆聚合物基体中提高增韧剂新戊二醇二缩水醚(NGDE)含量来降低其玻璃化转变温度,同时添加短切碳纤维(SCF)来抵消由增韧剂引起的刚度降低负面效果。通过实验研究了不同NGDE、SCF含量对复合材料形状记忆转变温度、形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明,增加NGDE含量可将环氧聚合物基体的形状记忆转变温度从90℃降至43℃,其储能模量和弯曲模量也随之降低。在11wt%NGDE上添加SCF后,复合材料的玻璃态储能模量、橡胶态储能模量、弯曲模量最高可提高至原始试样的1.9倍、7倍和2.4倍。

改性玄武岩纤维及其制备方法和玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料

本发明涉及增强材料技术领域,具体而言,涉及改性玄武岩纤维及其制备方法和玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料。改性玄武岩纤维包括玄武岩纤维和无机纳米粒子,所述无机纳米粒子负载于所述玄武岩纤维,其中所述玄武岩纤维上键合两端为环氧基的基团链。本发明的改性玄武岩纤维采用化学接枝改性与物理纳米粒子的机械啮合同时作用,二者构成有机-无机杂化协同效应,更加能够提升界面的强度从而提升复合材料的力学性能。

基于声弹效应的芳纶增强环氧复合材料残余应力检测技术研究

生产或加工过程中浸渍、固化工艺或外力等因素有可能使芳纶增强环氧复合绝缘件内部产生残余应力,交接或操作条件下的拉伸或压缩载荷会与残余应力叠加,当所受应力超过绝缘材料的耐受极限时,就会形成微裂纹等损伤,进而引发机械故障或绝缘击穿。该文采用超声纵波反射法对芳纶纤维增强环氧树脂试样标块进行检测,研究了试样所受垂直压应力与试样中超声纵波声速的关系,验证了声弹效应,并对标准试样超声传播方向垂直于应力的纵波声弹性系数进行计算。对比固化工艺条件对芳纶纤维增强环氧复合绝缘材料残余应力的影响规律发现,固化温度和固化时间的改变均会产生不同程度的残余应力。

不同工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料水氧腐蚀行为

分别采用熔渗(melt infiltration,MI)工艺、化学气相渗透结合前驱体浸渍裂解(chemical vapor infiltration combined with precursor infiltration and pyrolysis,CVI+PIP)工艺及前驱体浸渍裂解(precursor infiltration and pyrolysis,PIP)工艺制备SiC_(f)/SiC复合材料,采用扫描电镜及其附带的能谱仪、X射线衍射仪等表征分析不同工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料在1300℃水氧环境腐蚀前后的微观结构、组成及性能变化。结果表明:不同工艺制备的复合材料氧化后断口氧元素分布有明显不同,氧化后的物相与制备工艺密切相关;经1300℃/50 h水氧腐蚀后,MI工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料强度保留率为84%,模量保留率为76%;CVI+PIP工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料强度保留率为64%,模量增加6%;PIP工艺制备的SiC_(f)/SiC复合材料强度保留率为49%,模量增加17%;MI工艺制备的复合材料表现为氧化增重,而采用CVI+PIP及PIP工艺制备的复合材料表现为氧化失重,主要与其微观结构及组成相关。

环氧基纤维增强复合材料应用面面观

环氧树脂是优良的热固性树脂。它与目前大量应用的不饱和聚酯树脂相比,具有更优良的物理性能、电绝缘性能、耐化学腐蚀性能、耐热和粘合性能。众所周知,在国内,环氧树脂除用作粉末涂料、地坪、封装料、粘结剂以外,在纤维增强复合材料领域中,环氧树脂大显身手。它与高性能纤维:PAN基碳纤维、芳纶纤维、聚乙烯纤维、玄武岩纤维、S或E玻璃纤维复合,便成为不可替代的重要的基体材料和结构材料, 广泛运用在电子电力、航天航空、运动器材、建筑补强、压力管罐、化工防腐等六个领域。据粗略调查了解,我国目前用于环氧基纤维增强复合材料所需环氧树脂总量在15万吨左右,且每年以20%的速度增长。下面分别介绍环氧基纤维增强复合材料在各个领域中的应用现状。

玻璃纤维增强环氧改性树脂基复合材料的研制

用二苯甲烷型双马来酰亚胺(BMI),4.4’-二胺基二苯甲烷(DDM)及环氧树脂(CYD-127)合成了具有优异 电绝缘性能,韧性好,耐高温的基体材料;探索出了合适的固化制度;制备了铺覆性能好,储存时间长,粘接性能优 良的预浸料:由预浸料压制的复合材料具有优异的电性能和力学性能。

短切碳纤维对GF-Fabric/EP夹层复合材料的增强作用研究

针对高速列车、新能源汽车等交通工具对高性能泡沫夹层复合材料的迫切需求,制备了玻璃纤维三维立体织物增强环氧树脂泡沫复合材料(下称GF-Fabric/EP复合材料)及其夹层结构,并重点探索短切碳纤维(Short carbon fiber,SCF)对其泡沫本身及夹层复合材料的增强作用。研究结果表明,SCF的填充通过受载时阻断环氧树脂泡沫内部裂纹的扩展,利用自身断裂及与基体脱粘等消耗能量,显著提升环氧树脂泡沫的力学性能,并可与玻璃纤维三维立体织物实现协同增强效果,在填充质量比为2%时复合材料力学性能最佳。同时,基于纤维的“桥联”作用,SCF的引入亦可有效改善铝合金面板与芯材的界面性能。

树脂含量对芳纶纤维/环氧复合材料性能的影响

研究了树脂含量对芳纶纤维 /环氧复合材料的性能的影响 ,主要是浸胶纤维强度、压力容器中纤维强度的发挥系数、容器特性系数 pV/Wc。给出了按混合定律计算复合材料强度的修正系数 ,提出了对容器进行表面处理以改善其内外层含胶量的均匀度 ,并进行了实验。实验证明 ,容器内外层树脂含量分布更为均匀后 ,容器的性能得到提高。

黄麻纤维／环氧复合材料及其性能分析

本文研究了黄麻单向纤维和随机分布短纤维增强环氧树脂复合材料的制作和拉伸、压缩、弯曲、层间剪切以及冲击性能，并讨论了它的破坏机理与微观形貌。黄麻纤维本身性能优异，并且具有优于其它天然植物纤维的可纺性。黄麻纤维复合材料的优异性能具有进一步研究开发的潜力。

冷等离子体处理对PET纤维/环氧复合材料界面改性的研究

采用冷等离子体技术对 PET纤维进行表面处理 ,并采用 ESCA对处理前后的纤维表面进行了分析。研究了冷等离子体处理工艺参数对 PET纤维 /环氧复合材料界面剪切强度、横向拉伸强度的影响。实验结果表明 :冷等离子体处理可以使 PET纤维表面的氧和氮的极性基团含量增加 ,从而改善其与树脂的浸润性 ,进而改善 PET纤维

炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的研究

采用电化学测试、腐蚀失重测量和SEM表面微观分析等试验方法,研究了炭纤维环氧复合材料浸泡在腐蚀介质中,由于腐蚀介质的存在和作用,对炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的影响;同时对偶接了LY12CZ铝合金的炭纤维环氧复合材料也进行了腐蚀浸泡对比试验。结果表明,炭纤维环氧复合材料在3.5％NaCl腐蚀介质中,由于氧扩散的作用,开路电位需要近10h才能达到平衡,其腐蚀电位较正,树脂及树脂与纤维界面对腐蚀介质的吸湿,导致复合材料本身腐蚀增重。浸泡1464h后炭纤维环氧复合材料的表面微观形貌变化不大;在同样的浸泡条件下,偶接了LY12CZ铝合金对炭纤维环氧复合材料的腐蚀行为基本没有影响。

温度和应力对碳纤维环氧复合材料吸湿行为的影响

吸湿行为对复合材料的实际应用有很大的影响。本文研究了温度与外加应力因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料在NaCl水溶液中吸湿行为的影响规律。结果表明，升高温度可以提高复合材料在初始阶段的吸湿速率，增大饱和吸湿率。在35～70℃试验温度范围内，复合材料的吸湿特性遵从Fick定律。在35％温度下施加弯曲载荷增大了复合材料在初始阶段的吸湿速率和饱和吸湿率，并且施加的弯曲载荷越大，复合材料在初始阶段的吸湿速率和达到平衡时的饱和吸湿率越大。同时，吸湿对复合材料的承载能力有明显的影响作用。

湿热环境对碳纤维环氧树脂复合材料弯曲性能的影响

采用不同温度下的三点弯曲测试方法,研究了湿热环境对机织碳纤维环氧复合材料吸湿前后弯曲性能的影响,分析了复合材料的吸湿量、断口形貌、动态力学性能及其加载曲线。结果表明:机织碳纤维环氧复合材料吸湿率较低,其饱和吸湿率仅为0.88%左右。湿热对复合材料弯曲强度的影响要大于对弯曲模量的影响。干态试样的断裂形式都为脆性断裂,湿态试样只有在高温下未发生断裂。吸湿后复合材料的玻璃化转变温度(DMA T_g)为125℃,比干态时下降了16℃。在弯曲变形的前期,载荷和位移曲线都成线性变化,干态试样在载荷达到峰值之前会出现小的波动。湿态试样的后期会有明显的弯折或塑变,而且随着温度的升高这种现象越明显。

碳纤维环氧复合材料对铝合金应力腐蚀性能的影响

研究了碳纤维环氧复合材料与LY12CZ,LC4CS铝合金相互偶接时,在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀行为,以及所产生的电偶腐蚀对铝合金应力腐蚀性能的影响。测量了复合材料与铝合金在3.5%NaCl溶液中的电偶腐蚀电流及铝合金的腐蚀失重值,应用慢应变速率应力腐蚀(SSRT)、预制疲劳裂纹的双悬臂(DCB)试样应力腐蚀研究方法,研究在腐蚀介质和碳纤维环氧复合材料共同作用下,由于电偶腐蚀的存在,对铝合金应力腐蚀性能的影响。试验结果表明:碳纤维环氧复合材料增加LY12CZ铝合金的应力腐蚀敏感性,缩短断裂时间,而对LC4CS双悬臂(DCB)试样应力腐蚀的研究结果表明,电偶腐蚀对LC4CS铝合金KISCC值影响不大,对(da/dt) 稍有影响,但不十分明显。同时对电偶腐蚀影响铝合金的应力腐蚀机制和行为进行了一定的讨论。

纳米涂层在碳纤维/环氧基复合材料中的应用

该文研究纳米级氧化物涂层对碳纤维 /环氧基复合材料的界面性能和耐热性能的影响。采用溶胶 -凝胶法在碳纤维的表面涂覆了氧化铝和钇稳定的氧化锆(YSZ)涂层 ,透射电镜分析表明涂层中粒子的大小约为 1 0nm。通过比较氧化物涂层前后碳纤维 /环氧复合材料的力学性能发现 ,Al2 O3 和YSZ涂层后使复合材料的层间剪切强度分别提高了 1 7.7%和 52 .0 % ,拉伸强度和弯曲强度也均稍有提高。且在碳纤维表面形成的Al2 O3 或YSZ涂层在 350～ 70 0℃能有效地减缓碳纤维环氧基复合材料的氧化失重速率。