国产T800S级碳纤维表面结构和耐磨性研究

采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱(XPS)等方法,对比分析东丽T800S和两种国产T800S碳纤维的表面物理与化学结构特性,采用海绵摩擦法测试T800S级碳纤维的起毛量,研究纤维磨损对T800级碳纤维表面微观结构的影响。结果表明,三种T800S级碳纤维表面光滑、沟槽浅,呈典型干喷湿纺工艺特征,但表面粗糙度存在较大差异,国产T800S碳纤维表面粗糙度是东丽T800S的1.5~3倍,起毛量是东丽T800S的8~12倍,耐磨性较差。磨损后,东丽T800S碳纤维表面几乎没有磨痕,而两种国产T800S级碳纤维表面出现磨痕和“斑块化”,且碳纤维毛丝呈不同形态。通过研究,掌握国产T800S碳纤维表面结构信息,初步评价国产T800S级碳纤维的耐磨性,为国产T800S级碳纤维材料优选和工程化应用提供技术指导。

碳纤维丝束起毛量测试方法

为定量测试碳纤维丝束的断丝起毛程度,建立了碳纤维丝束起毛量测试方法,并搭建了测试装置。采用所建立的方法对2种国产T800级碳纤维进行起毛量测试,研究了丝束展宽、张力、毛丝吸附材料等测试条件对测试结果的影响。采用优化的测试条件,测试了几种进口、国产T700级、T800级碳纤维丝束的起毛量。实验表明,所建方法操作简单,适用性较广。对于12K的T800级碳纤维,当纤维张力为1~2N,海绵孔隙大小在0.1~0.6mm,且受到的载荷大小为1~4N时,测试结果比较理想。对于起毛量较高的碳纤维,需保证一定的纤维展宽使丝束内部的毛丝暴露,从而保证测试结果的准确性。

复合材料柔性导向三维织造过程纤维损伤预测及工艺优化

针对复合材料预制体柔性导向三维织造技术,为探究织造角度、入针张力和织造速度对织造后纤维起毛量、拉伸强度的影响规律,设计正交试验,通过大律法对织造后纤维宏观形貌进行二值化处理,表征了织造后纤维起毛量,通过纤维拉伸强度表征了织造后纤维损伤度,结果表明起毛量随织造角度增加而降低,随入针张力及织造速度的增加而增加,拉伸强度与起毛量有相反的变化趋势。基于纤维起毛量与拉伸强度的负相关关系,设计Box-Bennken Design响应面试验对纤维拉伸强度进行单目标优化,建立相应纤维损伤度数学模型并验证了模型的可靠性,进而优化了工艺参数并进行了试验验证。试验结果表明优化后的纤维损伤度的理论值与实际值仅相差1.08%,优化后的纤维损伤度低至9.97%,能够满足复合材料三维预制体的高成形质量需求。

浅谈玻璃纤维毛羽检测设计

设计了1种玻璃纤维直接无捻粗纱毛羽量的检测装置,用此装置设计不同的毛羽检测实验,探讨几种不同线密度玻璃纤维直接无捻粗纱毛羽量的检测方法,实验验证了不同的卷绕速度对1200 tex和2400 tex玻纤纱线毛羽的检测影响不大,给出了2400 tex直接无捻粗纱的毛羽量检测施加张力适用范围。