湿法缠绕用T800碳纤维复合材料基体研究

针对T800碳纤维和湿法缠绕的特点,开发了一种适合T800碳纤维湿法缠绕用的树脂基体,测试了该树脂基体与T800碳纤维制成复合材料的力学性能和耐湿热性能。结果表明,该树脂体系的粘度和适用期可满足湿法缠绕成型工艺要求,制备的T-800碳纤维复合材料界面粘接好,层间剪切强度达到101 MPa,NOL环拉伸强度高于2500MPa;单向复合材料经95℃蒸馏水浸泡150h后的平衡吸湿率低于1%、力学性能保留率高,耐湿热性能优良。

复合材料压力容器的研究与制备

本文介绍了复合材料压力容器的研究进展,分析了影响压力容器设计的主要参数,根据网格理论,结合缠绕角和铺层顺序的优化,设计制备了国产碳纤维复合材料压力容器。试验结果表明,压力容器设计满足技术要求,国产碳纤维在CFRP压力容器上的应用是可行的。

T-800碳纤维湿法缠绕用环氧树脂基体研究

针对制备高性能碳纤维缠绕复合材料的要求,以TDE85树脂为主体树脂、AG80树脂为添加树脂,选用混合芳香胺固化剂,研究了一种适合于T800碳纤维复合材料缠绕成型的树脂基体。结果表明,该树脂的黏度和适用期可满足湿法缠绕成型工艺要求,其浇铸体具有优异的耐热性能与机械性能,而其制备的T800碳纤维复合材料界面粘接好,缠绕强力环层间剪切强度达到81MPa、拉伸强度高于2500MPa,适合T800碳纤维的湿法缠绕成型。

TDE—85/芳香胺树脂基体及碳纤维复合材料性能

选用了一种改性芳香胺来固化ＴＤＥ—８５环氧树脂，得到了一种耐热性、 工艺性及机 械性能都很好的环氧树脂基体，并结合ＦＴ—ＩＲ，ＤＳＣ及凝胶化时间的测试分析对该基体的固化 反应进行了研究．优化了固化工艺制度，并对该基体的Ｔ—７００碳纤维复合材料的性能进行了研 究．实验证明，该基体与碳纤维粘结良好，纤维强度转化率最高可达８６．５％，可用作碳纤维复合材 料湿法缠绕成型用高性能树脂基体．

碳纤维湿法缠绕用高模量高韧性环氧树脂基体

设计了一系列针对碳纤维湿法缠绕的环氧树脂基体,测试了树脂浇注体及其复合材料的力学性能和热机械性能,研究了树脂基体对碳纤维复合材料界面性能的影响。试验结果表明,对韧性树脂体系,树脂基体的模量是发挥纤维强度的关键因素,模量的提升将大幅提高复合材料的综合性能。经复配和优化的树脂体系兼具高模量和高韧性,其T700碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2480MPa,T800碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2780MPa,玻璃化温度(Tg)超过200℃,具有优异的界面性能和耐热性能。

纺丝工艺对炭纤维缠绕复合材料强度转化率的影响

通过不同纺丝工艺的聚丙烯腈基炭纤维表面状态、NOL环及Φ150 mm容器的实验研究,分析了不同纺丝工艺对湿法缠绕复合材料聚丙烯腈基炭纤维强度转化率的影响。结果表明,干喷湿纺炭纤维比湿法纺丝Φ150 mm容器环向纤维强度转化率要高出11.9%~15.4%,湿法纺丝的炭纤维复合材料NOL环层间剪切强度要比干喷湿纺炭纤维复合材料高7.4~34.1 MPa。因此,干喷湿纺的炭纤维可应用于固体火箭发动机缠绕壳体、压力容器等主要承受拉伸应力的领域,可充分发挥其纤维强度;而湿法纺丝工艺制成的炭纤维与树脂基体结合紧密,利于载荷的传递,可应用于承受压缩剪切等复杂载荷的领域,从而发挥这两种纤维各自不同优势。

NOL环层间剪切强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响

为研究影响碳纤维湿法缠绕复合材料性能的因素,通过国内外T700S级碳纤维表面状态、NOL环及φ150容器的性能试验,研究了NOL环层剪强度对T700S级干喷湿纺碳纤维湿法缠绕复合材料性能的影响。结果表明,T700S级干喷湿纺碳纤维φ150mm容器爆破性能与复合材料NOL环层剪强度相关,层剪强度越高,其φ150mm容器爆破性能越低。

湿法缠绕苯并噁嗪/碳纤维复合材料的性能

分析了3种环氧树脂改性苯并噁嗪(BZ)树脂固化体系的黏温特性、凝胶时间、浇铸体力学性能等,从而优选出一种适用于湿法缠绕且具有优异性能的树脂体系,其由100份BZ树脂预聚体,10份混合环氧树脂,5份芳香胺类固化剂组成。以该树脂体系为基体,利用湿法缠绕工艺制备了NOL环,探究了缠绕张力对NOL环力学性能的影响;在较优缠绕张力下,制备了内径150mm标准压力容器,并进行了相关性能测试。结果表明,优选的树脂体系具有优异的黏温特性,适用期超过8h,浇铸体具有较好的力学性能(如拉伸强度达到78MPa,拉伸弹性模量达到4.56GPa),拉伸断裂面出现些许韧窝;随着缠绕张力的增大,NOL环的拉伸及层间剪切强度先增大后减小,当缠绕张力为10N时,拉伸强度达到2 680MPa,层间剪切强度达到66MPa,且高温条件下(160℃),拉伸与层间剪切强度保持率均超过85%;在较优缠绕张力(10N)下,压力容器的特征系数为41.3km,纤维强度转化率达到89.1%,基本发挥了碳纤维的力学性能。

湿法分层缠绕T700/环氧复合材料微波固化工艺及性能

针对大厚度固体火箭发动机壳体制造周期长的缺点,本文提出分层缠绕微波预固化工艺。以固化度为依据,结合壳体缠绕规律及微波吸收效率,筛选出[90°2/±20°]的分层缠绕基元。分层缠绕中需经多次微波辐射,考虑热传导或弱微波效应对已缠绕层固化度的影响,制定出升温速率为5℃/min、由室温升至90℃的微波预固化工艺,后处理采用热固化:160℃保温1 h。在微波固化试样制备时间(均不考虑降温时间)比热固化缩短近一半的情况下,T700碳纤维复合材料微波固化与热固化试样力学性能基本一致:微波固化层合板拉伸强度为1.84 GPa,热固化层合板拉伸强度为1.76 GPa;微波固化层合板弯曲强度为1.20 GPa,热固化层合板弯曲强度为1.17 GPa;微波固化NOL环拉伸强度为2.94 GPa,热固化NOL环拉伸强度为3.08 GPa;微波固化NOL环层间剪切强度为76.1 MPa,热固化NOL环层间剪切强度为75.6 MPa。扫描电镜照片表明,两种固化方式下纤维-基体界面结合良好。由于微波固化不依赖于热传导或热对流,因此可以在较短的时间内达到与热固化试样相当的力学性能。

碳纤维用湿法缠绕成型工艺环氧树脂研究

针对适用于湿法缠绕成型的环氧树脂体系,以多官能度环氧树脂和芳香胺类固化剂为主体,研制了高性能湿法缠绕环氧树脂。采用非等温固化模型及凝胶模型研究了环氧树脂的固化行为,明确了时间-温度-固化行为之间的关系。该环氧树脂黏度低,适用期长且固化物具有优异的力学性能。在此基础上,采用碳纤维(T700-S)作为增强材料制备了碳纤维复合材料,其中NOL环拉伸强度为2674MPa,拉伸模量为173GPa,剪切强度为68.2MPa;单向碳纤维板拉伸强度为2412MPa,拉伸模量为154GPa,剪切强度为74.5MPa。

碳纤维缠绕成型用环氧树脂体系研究

以甲基四氢苯酐、聚己内酯三醇和DMP-30制备了改性甲基四氢苯酐G920。将双酚A环氧树脂CYD-128、聚氨酯改性环氧树脂CYD-133、1,4-丁二醇二缩水甘油醚CYD-622和G920混合制得浇注体及碳纤维复合材料NOL环。采用粘度和力学性能测试、示差扫描量热分析、热重分析及扫描电镜分析对材料的性能进行了研究。结果表明,该树脂体系的粘度和适用期满足湿法缠绕成型工艺要求,浇铸体具有优异的耐热性能与力学性能,其制备的T-700碳纤维复合材料NOL环拉伸强度达到2 500MPa,层间剪切强度达到69.9 MPa,具有优异的界面性能和强度保持率,适合T-700碳纤维的湿法缠绕成型。