碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料界面性能研究

对PAN基碳纤维在线热氧化表面处理,分析了处理前后碳纤维的表面形貌,通过拉挤成型工艺制备出碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料。对拉挤复合材料的微观结构观察以及力学性能测试表明:碳纤维经表面处理后表面粗糙度增加,与乙烯基酯树脂的界面粘结性明显改善,复合材料的力学性能尤其是层间剪切强度得到显著提高。对不同界面性能的碳纤维复合材料进行动态热机械分析(DMTA),认为界面性能的改善可降低损耗模量,提高复合材料的耐疲劳性能。

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料基体固化体系的研究

采用差示扫描量热法（DSC）分析了不同固化剂配方体系的乙烯基酯树脂固化反应特征,研究了固化放热量、固化程度及其浇铸体力学性能的关系,并对模压和拉挤成型碳纤维复合材料的力学性能进行评价,结果表明联用固化剂可使固化温度范围变窄,提高固化放热量。放热量能基本反映树脂的固化程度,直接影响浇铸体及复合材料的力学性能。

多频动态热机械分析法研究碳纤维复合材料湿热老化

采用多频温度扫描动态热机械(DMTA)方法研究了环氧树脂基碳纤维复合材料于65,95℃蒸馏水中的湿热老化性能,通过Arrhenius方程计算得到复合材料湿热老化前后的玻璃化转变表观活化能ΔEa,分析了复合材料于两种温度下的吸湿性和静态力学性能变化。结果表明,不同树脂基复合材料湿热老化前后ΔEa不同,随着湿热老化温度的升高,ΔEa增加;湿热环境中复合材料的平衡吸湿率越低,ΔEa越小;湿热老化后复合材料的力学性能保留率越低则ΔEa越大。表观活化能可以用来表征树脂基复合材料的耐湿热性能。

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。

碳纳米管/ABS树脂基复合材料的力学性能和雷达波吸收性能的研究

采用竖式炉流动法制备的碳纳米管经液相阳极氧化表面处理后增强ABS热塑性工程塑料。复合材料的力学性能研究显示:碳纳米管的加入有效提高了复合材料的拉伸性能,但材料的耐冲击性能下降。当碳纳米管含量为12wt%时,复合材料的拉伸强度由45.00MPa提高到69.96MPa,杨氏模量由0.75GPa提高到1.93GPa。对碳纳米管/ABS复合材料的反射系数测定表明:复合材料在一定频率范围内有雷达波吸收性能。

高性能T800碳纤维复合材料树脂基体

在分析T800碳纤维表面上胶剂的基础上,系统研究了适用于制备高性能T800碳纤维复合材料的树脂基体,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T800碳纤维复合材料界面性能的影响。结果表明,T800碳纤维表面上胶剂中酯基含量较高,与缩水甘油酯类环氧树脂有良好的界面相容性,经复配和优化的树脂体系其T800碳纤维复合材料的层间剪切强度达到138 MPa,NOL环拉伸强度达到2530MPa,玻璃化温度(Tg)达到213℃,具有优异的界面性能和耐热性能。

T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析

本文研究了不同类型的树脂基体对T800碳纤维复合材料界面性能的影响,对比不同树脂体系的T800碳纤维复合材料于95℃蒸馏水中的吸湿特性,分析复合材料经吸湿后的动态热机械性能的变化。结果表明,以改性芳香胺为固化体系的树脂基体制备的T800碳纤维复合材料具有优良的界面性能。TDE85树脂/改性芳香胺体系的T800碳纤维复合材料干态层间剪切强度达到122MPa。95℃蒸馏水浸泡后,该复合材料的平衡吸湿率低于普通芳香胺固化体系,且玻璃化转变活化能变化幅度也较小。

PE-UHMW纤维/环氧树脂复合材料研究

对超高相对分子质量聚乙烯 (PE UHMW )纤维进行了铬酸液相氧化和纳米二氧化硅溶胶表面涂覆的复合化表面处理 ,并对PE UHMW纤维 /环氧树脂复合材料进行了界面性能研究。结果表明 ,单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能 ,但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低 ,而复合化处理则具有协同效应 ,可以不降低纤维强度而大幅度提高复合材料的层间剪切强度 ,是一种有效的表面处理方法。

C型炭纤维阳极氧化处理及其增强ABS复合材料的研究

以NH4 NO3 为电解质 ,对C型通用级沥青基炭纤维在不同条件下进行阳极氧化表面处理 ,并通过SEM、力学性能测试等方法考察了纤维及其复合材料的性能 ,发现经氧化处理后 ,炭纤维表面粗糙度和含氧官能团如C—O、CO、COOH等数目明显增大 ,CF/ABS复合材料的界面粘结性得到有效地改善 ;复合材料的拉伸强度、弯曲强度及模量有所提高 。

UHMWPE纤维表面处理及其复合材料性能

对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行了铬酸液相氧化和上胶剂表面涂覆的复合表面处理,并对UHMWPE纤维表面处理前后与几种不同结构的环氧树脂基体制备的复合材料进行界面性能研究。结果表明:树脂种类对复合材料界面性能略有影响,但层间剪切强度都较低。对纤维进行单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能,但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低;而液相氧化-涂覆的复合处理则具有协同效应,在不降低纤维强度的同时大幅度提高复合材料的层间剪切强度,是一种有效的表面处理方法。

碳纳米管/聚丙烯腈复合纤维的制备及结构研究

通过原位聚合的方法制备了碳纳米管/聚丙烯腈(CNTs/PAN)聚合液,用湿法纺丝工艺制备了CNTs/PAN复合纤维,分析了复合纤维流变性能、热性能及截面形貌。结果表明:CNTs的加入使得聚合物溶液出现了假凝胶化,粘度和弹性均有所上升,纺丝时溶液细流的表层遇水迅速凝固成致密的皮层,影响了纤维芯部的二甲基亚砜(DMSO)和水的双扩散作用,凝固丝出现了很明显的皮芯结构,CNTs的加入还使得纤维预氧化放热过程得到了缓和。

耐高温拉挤环氧树脂及其复合材料性能研究

本文研究了改性多元缩水甘油胺型耐高温环氧树脂的固化动力学,分析了该树脂体系的浇注体性能,制备了碳纤维拉挤复合材料,并通过热机械分析(DMTA)考察了树脂浇注体及其复合材料的动态热机械性能。结果表明,树脂体系的凝胶化温度与固化温度相差较小,固化反应放热集中,适合于快速拉挤成型;其复合材料具有优良的耐高温性能,玻璃化温度(Tg)达到210℃以上。

抽油杆用CF/VE拉挤复合材料在酸性介质中的老化行为研究

文中研究了碳纤维/乙烯基酯树脂(CF/VE)拉挤复合材料在65℃和95℃、质量分数为5%的H2SO4水溶液中的吸湿特性、以及材料的动态力学性能和静态力学性能的变化。结果表明,在5%H2SO4水溶液中,浸泡前期复合材料的吸湿与Fick扩散相似,但后期吸湿率略有下降;拉挤复合材料的力学损耗(tanδ)随浸泡时间的延长而增大,且温度越高影响越大;玻璃化转变温度(Tg)、储能模量(E′)以及弯曲强度和剪切强度随浸泡时间的延长而下降,且温度越高,下降幅度越大。

碳纤维面状发热材料的性能研究

本文研究了碳纤维面状发热材料在热压过程中的电性能变化以及在通电使用过程中电阻变化规律 ,结果表明 :热压过程中 ,压力、温度及绝缘树脂的固化等对碳纤维面状发热体的电阻性能会产生影响 ,具有“压实搭接”的特性 ,压力对电阻起很重要的作用 ,其次是树脂的熔融固化过程 ,压制过程中导电纸电阻呈下降趋势 ,随通电时间的增加 ,碳纤维面状发热体的电阻趋于稳态化 ,具有恒功率的特征。碳纤维面状发热板具有远红外辐射特性 ,其波长在8～15μm范围内 ,法向发射率为85 %。

碳纳米管对纳米炭复合纤维结构与性能的影响研究

采用不同方法将多壁碳纳米管(MWNTs)混合于中间相沥青中,利用氮压式单孔纺丝机进行纺丝,经预氧化、碳化后制得了纳米炭复合纤维,对比研究了混合方式对纳米炭复合纤维的结构和性能的影响。研究结果表明,MWNTs的加入最终改变了纤维的微观结构,尤其经浓酸处理后显著提高了纳米炭复合纤维的力学性能。

PAN基碳纤维微结构特征的研究

利用X射线衍射（XRD）,拉曼光谱（Raman）对几种高性能聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的微观结构进行了研究,并初步讨论了微观结构对碳纤维机械性能的影响机理。研究结果表明：高强（T系列）碳纤维的微晶约由5～6层石墨平面组成,高强高模（MJ系列）碳纤维的微晶约由10～20层石墨平面组成;晶区取向度是影响碳纤维模量的主要因素,影响碳纤维强度的主要因素随石墨化程度的不同有所改变。

湿热环境对抽油杆CF/VE拉挤复合材料的影响

研究了95℃蒸馏水环境中油田抽油杆用碳纤维/乙烯基酯树脂(CF/VE)拉挤复合材料的吸湿特性,以及材料的力学性能和动态热机械性能的变化,并观察了湿热老化前后该复合材料的表面和断口形貌。结果表明,CF/VE拉挤复合材料的吸湿行为符合菲克第二定律,材料的平衡含湿量Mm约为1.046%,水分在复合材料中的扩散系数约为2.233×10-6mm2/s;复合材料的性能下降趋势与吸湿率的增加趋势相对应,浸泡1176h后,弯曲强度和层间剪切强度的最终保留率分别约为49%和54%;DMTA及SEM结果表明,湿热环境导致该复合材料发生基体溶胀、塑化和界面脱粘,引起基体和界面形貌的变化,但未发生化学老化。

抽油杆用CF/VE拉挤复合材料在盐溶液中的老化机理

文中研究了 95℃盐溶液 (3%NaCl水溶液 )中油田抽油杆用碳纤维 /乙烯基酯树脂 (CF/VE)单向拉挤复合材料的吸湿特性 ,以及材料的静态力学性能和动态热机械性能的变化 ,并用SEM观察了弯曲断口形貌。结果表明 ,该复合材料的吸湿行为符合菲克第二定律 ,材料的平衡吸湿率Mm 约为 0 778% ,水分在该复合材料中的扩散系数约为 4 988× 1 0 -6mm2 /s;复合材料的性能下降趋势与吸湿率的增加趋势相对应 ,浸泡 1 1 76h后 ,弯曲强度和层间剪切强度的最终保留率分别约为 6 3%和 6 6 % ;DMTA及SEM结果表明 ,复合材料的性能变化是由基体溶胀塑化、界面脱粘以及基体、界面的形貌变化引起的 。

用STM研究渗硼改性碳纤维结构与力学性能的相关性

研究了PAN基碳纤维浸渍不同硼化物溶液进行高温热处理后(2500℃)对力学性能的影响。采用扫描隧道显微镜观察了渗硼处理对碳纤维表面微观形态结构的影响,同时还采用X-ray衍射技术分析了渗硼处理对纤维结构参数的影响。结果表明渗硼处理可提高CF的力学性能,采用硼化物A浸渍热处理后CF的模量和强度分别提高了10.3%和15.3%。通过STM观察可以很清楚看到渗硼处理可提高CF的择优取向和晶体尺寸,减少表面缺陷。X-ray衍射分析结果与STM一致,渗硼热处理提高了CF的晶体尺寸。

燃料电池用碳材料的研究进展

碳材料因其具有独特的物化性能以及各异的形态而成为电池部件的重要原材料,广泛应用于燃料电池中。以质子交换膜燃料电池(PEMFC)为例,介绍了燃料电池中电极基质、双极板、担体碳和贮氢碳材料的研究进展。涉及燃料电池电极基质和双极板的制备工艺与性能,以及催化剂担体碳的不同粒度、聚集形态对催化剂活性的影响。并对纳米碳贮氢材料在燃料电池方面的研究应用做了简单的评述。