硅烷修饰的氧化石墨烯对碳纤维/BMI复合材料的界面改性研究

利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,选用硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷对氧化石墨烯进行功能化修饰,在其表面接枝上和BMI树脂反应的胺基,进而考察硅烷修饰的氧化石墨烯对碳纤维/BMI复合材料界面黏结性能的影响。采用红外光谱、拉曼光谱、X射线衍射分析、X射线光电子能谱等对硅烷修饰的氧化石墨烯进行表征,对碳纤维复合材料进行层间剪切强度测试并利用扫描电子显微镜观察材料断口形貌。结果表明,硅烷分子成功地接枝到氧化石墨烯表面,复合材料的界面黏结性能得到明显改善。

偶联剂对CF/SiO_2/BMI复合材料性能的影响

在氧化处理后的碳纤维 (CF)表面涂敷不同的偶联剂 ,石英粉用KH -5 5 0和脱模剂处理 ,然后在双辊混炼机上与双马来酰亚胺 (BMI)树脂熔融混炼 ,采用模压工艺制备CF/SiO2 /BMI复合材料试样 ,对其弯曲强度和吸水率进行了测试。并且用电子光谱化学分析 (ESCA)分析了氧化前后碳纤维表面的成分和官能团 ,讨论了碳纤维表面处理对复合材料弯曲强度的影响。结果表明 。

纳米凹凸棒土对碳纤维/BMI树脂复合材料的增强与增韧

采用预浸料模压工艺制备了纳米凹凸棒土 /短碳纤维 /BMI树脂复合材料 .实验并分析了纳米凹凸棒土对复合材料的增强与增韧作用 .当其质量百分比为 5%～ 6%时 ,弯曲强度和冲击强度分别提高了 30 %和 57%

碳纤维/双马树脂复合材料初始热损伤的影响规律

针对碳纤维/双马树脂(CF/BMI)复合材料的初始热损伤问题,以常用的CCF300/QY891复合材料为研究对象,采用实验方法,研究加热温度和加热时间对力学性能的影响规律、初始热损伤的损伤机理,分析硬度与初始热损伤程度之间的关系。结果表明:拉伸强度、压缩强度和剪切强度随加热温度的升高、加热时间的增加而呈下降趋势;除360℃下加热60 min时的拉伸模量、300℃下加热5 min时的压缩模量略有下降外,弹性模量在其他加热温度和时间时,基本保持不变;洛氏和巴氏硬度随加热温度、加热时间的变化趋势,与力学性能的变化基本同步。因此可通过测定硬度的方法确定CF/BMI复合材料的初始热损伤程度。

T300/QY9512复合材料的耐湿热性能

介绍了QY95 12双马树脂的特性及其在RFI复合材料成型工艺中的应用 ,测定了树脂的流变曲线 ,对T30 0 /QY95 12复合材料的耐湿热性能从Tg和力学性能两个方面进行了研究。试验结果证明T30 0 /QY95 12复合材料在 15 0℃、干态和湿态下 ,力学性能保持率较高 ,耐湿热性能好。

过氧化物对QY8911-Ⅲ 树脂固化过程的影响

利用差示扫描量热(DSC)法研究了过氧化物对QY8911- 型双马来酰亚胺树脂(BMI)的固化过程的影响。测试了过氧化物含量对树脂固化特性和力学性能的影响。结果表明,引入过氧化物降低了树脂的起始反应温度,提高了固化速度。弯曲强度略有提高,而冲击强度下降,因而过氧化物含量应小于0.6%。注射模压实验表明,引入过氧化物后,消除了短碳纤维(CF)增强BMI复合材料注射模压过程中的严重溢料现象,并使成型时间由原来的2h缩短到15min。

不同上浆剂的国产碳纤维复合材料湿热性能研究

通过对表面包覆不同上浆剂的国产碳纤维制备的双马树脂基复合材料在71℃水浸前后的吸湿量、层间剪切性能、弯曲性能、破环模式以及破坏断口的SEM照片进行比较,研究了上浆剂对复合材料湿热性能的影响,同时与T300制备的同种树脂基复合材料的相关性能进行了比较。研究发现,不同性能的上浆剂对复合材料的湿热性能有明显影响,目前国产上浆剂的性能与T300表面上浆剂的水平还有些差距。

上浆剂对碳纤维增强双马树脂基复合材料力学性能的影响

通过对包覆不同上浆剂的碳纤维增强双马树脂基复合材料在不同温度下的层间剪切强度、弯曲性能和三点弯曲试样破坏模式进行研究,探讨了上浆剂对碳纤维增强双马树脂基复合材料力学性能的影响。研究表明不同的国产上浆剂对CCF300/QY8911复合材料在高温环境时的层间剪切强度和弯曲强度有影响;室温下不同上浆剂的CCF300/QY8911复合材料的力学性能与T300/QY8911复合材料的相当,而高温下其力学性能的保持率低于T300/QY8911复合材料的。

树脂配制方法的改进对双马树脂及预浸料性能影响

提出浆料混合法配制热塑性树脂改性聚醚酮（PEK-C）增韧的双马树脂,研究浆料混合法配制的双马树脂及其T700碳纤维预浸料的基本性能,并与传统热熔法进行比较。结果发现,与传统热熔法相比,浆料混合法显著提高树脂和预浸料的粘性和室温储存稳定性,预浸料由传统的无粘性变成粘性和可操作性良好,室温粘性和力学性能储存期由原来的20天提高到至少三个月以上,并且制备预浸料的涂布头温度和热压辊温度可降低30-40℃左右,明显改进了预浸料的制备工艺。复合材料的力学性能和耐热性测试结果表明,改变树脂配制方法对复合材料的力学性能和耐热性没有影响。

热氧环境对单向碳纤维增强聚合物基复合材料的影响

用热压罐制备了单向碳纤维增强双马来酰亚胺复合材料(5429/T700),对复合材料进行了最长90 d的150℃热氧环境处理,观察和测试了不同处理时间的复合材料的红外光谱、质量变化、表面形貌、断口形貌、动态力学性能、弯曲强度和面内压缩强度。研究结果表明:在热氧环境处理90 d后,复合材料的红外峰值未显示新特征峰,可能是因为树脂基体中未形成新的基团;树脂基体的玻璃化转变温度、复合材料的弯曲强度和面内压缩强度均发生变化,总体上有所升高,且变化规律具有分形特征,其分形维数分别为1.04和1.02。

T800碳纤维/5428双马树脂复合材料界面性能研究

界面作为增强体与基体连接的纽带,对复合材料的性能有着至关重要的影响。本文主要研究了T800 CF/5428 BMI树脂复合材料的界面性能。首先基于Wilhelmy方程,采用动态接触角测量仪表征了5428双马树脂与T800碳纤维的接触角,在此基础上求解了表面能与粘附功,为研究二者间界面的形成提供依据。其次,采用微滴脱粘试验,获得了T800/5428双马树脂复合材料的界面剪切强度,并通过数值模拟技术,讨论了微滴形状、刀具位置等参数对界面剪切强度的影响。

QY8911双马来酰亚胺树脂和复合材料低成本

QY8911双马来酰亚胺树脂的开发有效地提高了碳纤维复合材料性能,推动了先进复合材料在航空工业中的应用。QY8911双马来酰亚胺树脂配方设计可调变余地较大,适合于多种低成本成形工艺,使碳纤维复合材料结构总成本显著降低。已成功地开发出以低成本的RTM、RFI、VARI以及适合于整体成形的系列产品。QY8911双马来酰亚胺树脂的结构特征基团有利于采用电子束固化。

国产T700级碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能

采用扫描电子显微镜(SEM)、反气相色谱(IGC)和X射线光电子能谱仪(XPS)对国产T700级碳纤维和东丽T700S碳纤维的表面形貌、表面能和表面化学特性进行表征,测试两种碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能,考察国产碳纤维复合材料的界面黏结性能、韧性和湿热性能。结果表明:碳纤维表面特性(表面形貌、表面能和表面化学组成等)对复合材料界面黏结性能具有显著影响;国产T700级碳纤维/QY9611复合材料在室温下的界面黏结性能优于T700S/QY9611复合材料;国产T700级碳纤维/QY9611复合材料的韧性优异,冲击后压缩强度达到了国外先进复合材料IM7/5250-4的水平;经湿热处理后的层间剪切强度仍与T700S/QY9611复合材料相当,说明国产T700级碳纤维/QY9611复合材料具备良好的湿热性能。

国产CCF800H碳纤维增强耐高温双马树脂基复合材料的力学性能

采用热熔法制备预浸料,采用热压罐固化工艺制备了CCF800H/QY260E耐高温双马树脂基复合材料。首先测试了QY260E双马树脂的黏温特性,然后通过纤维表面扫描电镜测试、吸湿前后玻璃化转变温度测定、复合材料基本力学性能测试及断口形貌分析等方法,综合考察了国产CCF800H碳纤维复合材料的界面粘接性能、韧性和湿热性能。结果表明:QY260E树脂在较长的温度和时间范围内具有较低黏度。CCF800H/QY260E复合材料在71℃水浸14 d后的饱和吸水率仅为0.66%,其T仅比干态(286℃)下降了21℃,230℃湿态时0°拉伸强度较室温干态保持率大于80%,开孔拉伸强度较室温干态保持率大于90%,260℃湿态时0°拉伸强度较室温干态保持率大于70%,开孔拉伸强度大于90%,230℃及260℃湿态下,层间剪切强度、开孔压缩强度较干态下保持率均大于40%,冲击后压缩强度接近国外先进复合材料IM7-5250-4的水平,且90°拉伸试样和层间剪切试样纤维与树脂结合紧密。实验结果表明CCF800H/QY260E复合材料具有良好的力学性能和湿热性能。

温度对金属-复合材料混合多螺栓连接力学性能的影响

以铝合金-碳纤维/双马来酰亚胺(BMI)树脂复合材料多螺栓双搭接结构为研究对象,结合数字图像相关(DIC)技术开展了不同温度环境下(-100℃、25℃、150℃)的准静态拉伸试验,并采用金属弹塑性模型和复合材料渐进损伤模型进行数值模拟分析,同时开发考虑温度影响的UMAT子程序预测复合材料损伤,研究了温度对金属-复合材料混合多螺栓连接结构承载能力、破坏模式、损伤演化和钉载分配的影响规律。结果表明:相比25℃室温环境,150℃和-100℃环境下结构的极限载荷分别降低4.46%和2.06%;不同温度环境下的破坏模式均为复合材料孔边拉伸断裂,同时高温环境下孔边分层与挤压现象更为严重,而低温环境下纤维与基体结合紧密,孔边挤压与分层现象更弱;150℃环境下复合材料孔边损伤不均匀性相比常温环境有所减弱,而-100℃环境下不均匀性有所增强;由于热膨胀不匹配性,高温和低温环境下3组螺栓钉载分配规律也表现出明显差异。

胶层厚度对碳纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料平-折-平混合连接接头力学性能的影响

以碳纤维/双马来酰亚胺(BMI)树脂复合材料平-折-平(FJF)连接接头为对象,通过试验对比分析了特定胶层厚度下碳纤维/BMI树脂复合材料FJF连接接头的静强度和疲劳性能,并探究了胶层厚度对碳纤维/BMI树脂复合材料FJF混合接头力学性能的影响。利用背面应变技术对碳纤维/BMI树脂复合材料FJF混合接头搭接区端部胶层开裂进行监测。利用有限元软件ABAQUS对不同胶层厚度下碳纤维/BMI树脂复合材料FJF混合接头搭接区胶层应力分布进行了分析。结果表明,碳纤维/BMI树脂复合材料FJF混合接头的平均拉伸极限载荷、搭接区端部胶层开裂平均循环次数和平均疲劳寿命均随着胶层厚度在0.1~0.3 mm范围内增加而增大。不同胶层厚度的碳纤维/BMI树脂复合材料FJF混合接头均经历相同的失效阶段,即搭接区胶层端部开裂,胶层沿搭接区断裂扩展,最终靠近加载端孔边拉伸断裂,呈±45°断口。随着胶层厚度在0.1~0.3 mm范围的增加,搭接区端部胶层剥离应力、剪切应力及孔边胶层压缩应力均减小。在胶层厚度为0.1~0.3 mm范围内,剪应力是胶层破坏的控制因素。

几种碳纤维/双马树脂复合材料湿热特性实验研究

针对碳纤维/双马树脂体系,研究了不同湿热条件、不同碳纤维种类和预浸料制备方法下复合材料层板的湿热特性,通过考察吸湿量、动态力学性能、弯曲性能及其断口形貌等方面分析了各因素对复合材料吸湿特性的影响规律。结果表明,在实验范围内不同湿热条件下水分主要引起复合材料发生了物理变化,而没有发生明显的化学变化;国产T300级碳纤维复合材料湿热性能偏低,这与其界面粘结性能较弱有一致性;与干法预浸料相比,湿法预浸料制备的复合材料层板湿热性能明显偏低,说明溶剂对双马树脂复合材料的界面性能和吸湿性有重要影响。

弯曲载荷下碳纤维/双马复合材料湿热特性实验研究

研究了碳纤维/双马复合材料单向层板在三点弯曲载荷作用下70℃水浸的湿热特性,测试分析了层板的吸湿量、玻璃化转变温度、弯曲性能及其破坏模式随湿热时间的变化,通过对比研究弯曲载荷作用和无外载荷条件下层板湿热性能的差异,探讨了应力对复合材料湿热行为的作用规律。结果表明:弯曲载荷作用下试样整体的吸湿规律、剩余弯曲性能等方面与未加载情况相比没有显著差异,但弯曲加载试样吸湿饱和前相同吸湿率时玻璃化转变温度下降更多;弯曲加载试样受压应力部分吸湿速度小于受拉应力部分,同时弯曲断口的扫描电镜照片显示,与未加载情况相比弯曲加载试样受拉应力部分树脂与纤维粘结较弱,说明应力会对复合材料湿热性能产生影响,并且不同方向应力的作用规律不同。