超临界水/正丁醇混合流体对CF/EP复合材料的降解作用

采用水/正丁醇混合流体降解碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料以回收高性能CF,分析了水、正丁醇和水/正丁醇混合流体对EP基体的降解能力,研究了水/正丁醇的体积比例、温度、时间及KOH浓度等对EP基体的降解率影响。结果表明:混合流体对EP基体的降解能力优于水和正丁醇;临界条件下,水的含量越高,混合流体对EP基体的降解能力越强;EP基体的降解率与温度、时间及KOH浓度呈正相关性;350℃、30min条件下,采用水含量为50%的水/正丁醇混合流体作为反应溶剂时,EP基体的降解率达到93.4%,与纯组分的水和正丁醇相比,CF/EP复合材料的降解率分别提高10.9%和24.6%;与原碳纤维相比,混合流体回收的CF单丝拉伸强度保持率在97%以上,且韦氏模数相近。

碳纳米管对碳纤维复合材料防辐射性能的影响

为探究碳纤维增强环氧树脂复合材料(CF/EP)中添加碳纳米管(CNTs)对复合材料防γ辐射性能的影响,文中采用y射线辐照后的无碳纳米管的γ-CFEP复合材料,基体中含CNTs的γ-CFEP复合材料(γ-CF/EP-CNTs),界面区中有CNTs的γ-CFEP复合材料(γ-CF-CNTs/EP)和基体界面含有CNTs的γ-CF/EP复合材料(γ-CF-CNTs/EP-CNTs)。结果表明,与γ-CFEP相比,CNTs改性后的γ-CFEP的弯曲性能,耐疲劳性能和热稳定性都有所提高,其中γ-CF-CNTs/EP-CNTs的提升最明显,是由于CNTs可以清除辐射产生的自由基,减少自由基对分子链的破坏,且CNTs可以与EP、CF,固化剂等反应,增强复合材料的界面性能和分子交联程度。该研究为未来碳纳米管对碳纤维复合材料的防辐射性能提供一定参考。

基于插层法协同提升碳纤维树脂基复合材料的导电性能与层间韧性

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)因其低密度、高比强度等特点,在航空航天领域得到了广泛的应用,但其导电性和层间韧性的不足降低了CFRP作为飞机结构件的使用安全性。为了改善CFRP弱的导电性和层间断裂韧性,本文采用溶液浇铸法制备了多壁碳纳米管(MWCNTs)和石墨烯纳米片(GNPs)掺杂聚醚砜(PES)的导电热塑性薄膜(CTFs)。然后将CTFs交错放入碳纤维/环氧树脂(CF/EP)预浸料中制得复合材料层压板,并对其导电性和层间断裂韧性进行了探究。结果表明,相较于对照样品(CS),在横向(Y)和厚度(Z)方向,层压板的电导率分别提高了474%和554%。采用双悬臂梁(DCB)和端口弯曲(ENF)法评估了ModeⅠ和ModeⅡ层间断裂韧性,当插入的CTF中纳米填料质量比为CNT∶GNP=2∶1时,复合材料层压板的ModeⅠ层间断裂韧性(G;)和断裂阻抗(G;)分别提高了441%和165%,此外,纳米填料质量比CNT∶GNP=8∶1时,ModeⅡ层间断裂韧性(G;)提高了79%。最后通过SEM观察了复合材料的微观结构形貌,并分析了复合材料的失效机制。