纳米Al_2O_3改性酚醛基碳纤维的制备及性能研究

经熔融共混法将纳米Al_2O_3掺杂到热塑性酚醛树脂中,熔融纺丝,制备酚醛纤维原丝,再经固化处理,得交联化的酚醛纤维;碳化,得酚醛基碳纤维。考察了掺杂纳米Al_2O_3对酚醛纤维固化反应、交联化酚醛纤维性质及酚醛基碳纤维性质的影响。结果表明,引入纳米Al_2O_3可提高固化速率,随纳米Al_2O_3掺量的不同,纤维的残碳及拉伸强度都有不同程度的改善;在纳米Al_2O_3掺量1. 5%时,纤维的残碳率提高13. 6%,纤维的拉伸强度提高了6. 91%;改性酚醛基碳纤维的比表面积高达630 m2/g,与未改性的酚醛基碳纤维相比,比表面积提高了53. 7%。

新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料及其制备方法

设计预制体结构参数与织造工艺参数,制备2.5D深交联结构的碳纤维机织物;优化填料配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了复合材料的密度、孔隙率,研究了材料的剪切性能和弯曲性能,并对其细观形貌和界面结合效果进行观察分析。结果表明:深交联碳布密度为0.84g/cm3,对应的复合材料密度为2.37g/cm3,该新型深交联结构碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料弯曲应力达到729MPa,剪切强度为262MPa,界面结合良好,具有优异的抗弯强度、剪切强度和结构整体性。

2.5维碳纤维机织酚醛树脂基摩擦材料的力学性能

以碳纤维为原料,设计织造碳纤维体积含量约50%的浅交弯联和深交联两种典型的2.5维(2.5D)机织物,优选基体材料组分和配方,采用溶液浸渍、真空辅助相结合的成型工艺,制备出新型2.5D碳纤维机织物酚醛树脂基摩擦材料。测试了预制体的密度、摩擦材料的孔隙率和密度;研究了摩擦材料弯曲、剪切性能,并分析其细观形态及破坏机理。结果表明:浅交弯联碳布密度为0.79g/cm3,深交联碳布密度为0.84g/cm3;对应的复合材料密度分别为1.44和1.37g/cm3。相同碳纤维体积含量的深交联摩擦材料的孔隙率略大于浅交弯联。在纤维体积含量相同的情况下,相较于浅交弯联摩擦材料,深交联结构具有较大的剪切强度和抗弯强度;而在弯曲载荷作用下,浅交弯联摩擦材料表现为缓慢破坏,具有较好的稳定性。

不同制动速度对碳纤维增强酚醛树脂基摩擦材料摩擦性能的影响

为了研究不同制动速度对碳纤维增强树脂基摩擦材料摩擦磨损性能的影响,通过制备短切纤维(DQ)、平纹布铺层(TB)和2.5D深交联机织物(SJ)三种碳纤维预制体结构增强酚醛树脂基摩擦材料,测试了三种摩擦材料在不同制动速度下的摩擦系数、磨损率及制动时间,并结合微观表面形貌和磨屑形貌讨论了摩擦材料的摩擦磨损机理。结果表明:在相同的制动速度下,材料的摩擦系数基本表现为SJ>TB>DQ,深交联织物增强摩擦材料磨损量最低、制动时间最短。平纹布铺层和2.5D织物增强摩擦材料的摩擦系数受制动速度的变化影响较小,并稳定在0.35～0.45。随着制动速度的增加,短切纤维增强摩擦材料表面难以形成连续的摩擦膜,主要发生磨粒磨损;平纹布铺层和2.5D织物增强摩擦材料摩擦表面存在较完整的摩擦膜,磨损形式以粘着磨损为主。

酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料在风力发电机叶片上的应用

碳纤维复合材料由于其自身精密度高、强度高、质量轻、抗磨损、抗腐蚀、耐低温、耐高温、抗氧化性能优良等特点,已经越来越广泛地应用到工业和生活当中。通过研究酚醛环氧乙烯基酯树脂碳纤维复合材料的力学性能及热稳定性,发现其弯曲强度达到1500~1900 MPa,抗拉强度达到接近700 MPa,可以满足在风力发电机叶片上的应用。