M40J和T300碳纤维的微结构

利用SEM、TEM、XPS、XRD、Raman和元素分析仪分析了M40J和T300的表面化学、物理及微观结构特征。研究发现:M40J含碳量高于T300纤维,而含氮量低于T300纤维,且表面活性基团比T300纤维低;M40J和T300碳纤维表面具有大量沟槽,前者相对长而浅,后者相对短而深;T300纤维端面皮芯结构明显,而M40J端面结构较均匀;M40J的微晶结构及取向性优于T300碳纤维。

M40J高模量碳纤维的性能测试

对日本东丽公司生产的M40J碳纤维复丝和单向板的性能进行了试验研究,提供了5套可分析对比的试验数据;对化学试验选用方法、注意环节、影响因素等进行了探讨;对力学试验使用标准、试验过程和失效模式等进行了论述;讨论了纤维体积含量、胶含量和空隙率的控制范围,以及对M40J碳纤维单向板力学性能的影响。

卫星用M40/BADCy复合材料研究

为提高卫星结构用复合材料的性能,研制了改性氰酸酯树脂基M40复合材料,采用傅里叶红外光谱法及DSC法对E51环氧树脂改性双酚A型二氰酸酯(BADCy)体系的反应性进行了研究．结果表明:低温时主要发生三嗪环反应,高温时主要发生五元化反应;BADCy改性体系的吸湿率随E51含量的增加而下降,当 E51含量为10％时,BADCy的弯曲强度和冲击强度分别提高了27％和49％;100 h水煮使M40/BADCy复合材料的层间剪切强度下降18％,-50℃/12 h-150℃/12 h循环20次的高低温交变对M40/BADCy复合材料的力学性能几乎没有影响,经总计量为109 J/m2的紫外线辐射后,M40/BADCy复合材料的剪切强度和弯曲强度仅下降了7．5％和9．1％．

M40-T300/BADCy混杂复合材料的研究

利用单向铺层模压工艺制备了M40-T300/BADCy单向层内和层间混杂复合材料,研究了混杂方式、混杂比及铺层顺序对混杂复合材料的拉伸性能、弯曲性能及层间剪切性能的影响规律。结果发现,层内混杂复合材料的性能介于两种单一复合材料之间,T300纤维含量越高,强度越大,M40纤维含量越高,则模量越大。以T300纤维为芯层,M40纤维为外层的层间混杂复合材料([(M40)1/(T300)3]S)具有与M40/BADCy复合材料相近的弯曲模量及与T300/BADCy复合材料相近的层间剪切强度,适合作为航天飞行器结构材料使用。

MJ系列碳纤维拉伸强度影响因素探讨

通过对MJ系列碳纤维纤维结构的分析,确定纤维缺陷、晶粒大小对拉伸性能的影响。再对测试、试样制作工艺等方面进行讨论,排除人、机、料、法、环任何一点可能引起的不良结果,找出MJ系列碳纤维拉伸强度数据偏低的主要影响因素。

高性能M40J/BADCy复合材料的研究

对E51环氧树脂改性双酚A型氰酸酯(BADCy)体系的力学性能及热性能进行了研究,发现当E51环氧树脂的质量含量为5%时,改性体系的弯曲强度和冲击强度分别由原来的95 6MPa和9 24kJ/m2提高到了117 8MPa和12 6kJ/m2,而热变形温度仅下降8℃。以该改性体系为基体制作的M40J复合材料,其弯曲强度、模量和剪切强度分别高达:1270MPa,172GPa,68 9MPa。消泡剂BYK141能提高M40J/BADCy复合材料的力学性能,层间剪切强度可提高到77 1MPa。M40J/BADCy复合材料还具有良好的耐环境能力,是一种理想的航空航天结构材料。

M40/5228复合材料的热冲击效应

用湿法缠绕技术制作了 M40 / 5228 预浸料,对热压罐固化的 M40 / 5228 复合材料的高温力学性能和热冲 击性能进行了研究,用电子显微镜对循环热冲击后复合材料的微观形貌进行了表征与分析。研究表明 M40 / 5228复合材料具有优异的耐高温性能,在 130 ℃ 下,其抗弯强度、模量和层间抗剪强度的保持率较高,热冲击对其力学性能影响较小,但在 120 次循环冲击后,复合材料内出现了界面微裂纹。

M40/5228复合材料力学性能研究

用湿法缠绕技术制作了Ｍ４０／５２２８预浸料， 对热压罐固化的Ｍ４０／５２２８复合材料的室温、高温干态和湿态力学性能进行了研究， 用扫描电镜 （ＳＥＭ） 对复合材料的界面进行了表征。与Ｍ４０／４２１１复合材料相比， Ｍ４０／５２２８复合材料的各项力学性能均有很大程度的提高。Ｍ４０／５２２８复合材料具有优异的耐湿热性能， 在１３０℃干态和湿态下， 其弯曲强度。

ZnO晶须改性石墨纤维/双酚A二氰酸酯复合材料

为改善石墨纤维/双酚A二氰酸酯(M40J/BADCy)复合材料的层间剪切强度, 采用立体四针状ZnO晶须对M40J/BADCy复合材料进行增强。红外光谱及凝胶实验研究表明, ZnO晶须对BADCy的固化反应有催化作用, 使BADCy/E51树脂体系的后固化温度由200℃降为180℃。力学性能测试表明, 未处理的ZnO晶须因与BADCy基体粘结不好, 仅使M40J/BADCy复合材料的弯曲模量有所提高。经KH560 处理的ZnO 晶须对M40J/BADCy复合材料的层间剪切强度提高明显, ZnO晶须含量为10%时, 增强效果最佳, 使M40J/BADCy复合材料的层间剪切强度由原来的77 6 MPa 提高到91 2 MPa, 弯曲模量由原来的178 9 GPa 提高到207 4GPa, 而弯曲强度变化不大。SEM研究表明, 立体结构的晶须能很好地分散于M40J/BADCy复合材料层间, 依靠晶须的层间“钉扎”提高复合材料的层间剪切强度。

短碳纤维增强铝基复合材料的半固态加工

采用M4 0石墨纤维和LY12合金 ,挤压浸渗后半固态下直接充填成形 ,制备了短碳纤维增强铝基复合材料。研究了半固态加工对材料的组织与性能的影响及与固态塑性成形的区别。结果表明 :半固态下加工碳纤维的纤维长度明显高于固态加工。

适用于热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂的制备

为改进纤维增强氰酸酯树脂基复合材料的制备工艺,研制了一种适用热熔法制备预浸料的氰酸酯树脂体系。以旋转黏度计确定了适用热熔法浸渍纤维的树脂黏度为1.5Pa.s/80℃、最佳加工温度为(90±2)℃、工艺适用期为2h。利用DSC及哈克流变仪确定了树脂的固化工艺、纤维增强树脂基复合材料的制备工艺等。结果表明此树脂体系具有良好的热熔加工性能,适宜的工艺适用期,树脂体系在-10℃下贮存6个月后,树脂黏度基本保持不变,应用热熔浸渍法制备的M40J碳纤维/氰酸酯复合材料,具有优异的力学性能,拉伸强度和模量分别为2037MPa和226GPa,弯曲强度和模量分别为1580MPa和217GPa。