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碳纤维电化学氧化表面处理效果的动态力学热分析研究

刘杰 , 郭云霞 , 梁节英

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.04.008

利用动态力学热分析(DMTA)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)对聚丙烯腈基(PAN)碳纤维电化学氧化表面处理效果进行了研究.研究结果表明,DMTA谱图中经电化学氧化处理的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)其损耗角正切(tanδ)较未处理的降低30%,玻璃化温度(Tg)与tanδ峰值的变化可以有效地表征PAN基碳纤维表面处理的效果.这一结论与SEM观察CFRP断口形貌的结果相符.经定量计算出的界面粘结参数A和a与CFRP的层间剪切强度(ILSS)所反映的碳纤维与树脂间界面粘结效果是一致的.同时,XPS表面化学分析表明,经电化学氧化处理后的碳纤维表面羟基含量提高55%及活性碳原子数增加18%,采用适当的处理条件可使CFRP的ILSS提高20%以上.

关键词: PAN , 碳纤维 , 电化学氧化 , 动态力学热分析 , 环氧树脂 , 界面粘结 , ILSS

运用神经网络设计碳纤维织物/环氧复合材料界面性能

秦伟 , 张志谦 , 吴晓宏 , 盖学维

功能材料

提出一种设计碳纤维织物/环氧复合材料界面性能的新方法.利用BP(back propagation)神经网络,建立起工艺参数与复合材料界面性能的关系模型,同时给出了实例用来验证此方法的有效性.

关键词: 神经网络 , RTM , 碳纤维织物 , ILSS

碳纤维表面等离子接枝及对碳纤维/PAA复合材料ILSS的影响

贾玲 , 周丽绘 , 薛志云 , 齐会民 , 胡福增

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2004.04.009

将碳纤维预浸芳基乙炔后进行空气等离子处理,使芳基乙炔接枝在碳纤维上,并用扫描电镜、红外光谱、紫外光谱、X射线衍射、拉曼光谱等多种方法进行研究.结果表明经过等离子处理以后的碳纤维/芳基乙炔复合材料的层间剪切强度(ILSS)最大可提高12.4%,而碳布接枝了PAA单体以后,可使复合材料的层间剪切强度最大提高到51.27%.

关键词: 等离子处理 , 碳纤维/芳基乙炔复合材料 , 界面 , ILSS

连续碳纤维增强聚苯硫醚(PPS)复合管材的缠绕成型及性能表征

郭兵兵 , 王连玉 , 周春华 , 周晓东

玻璃钢/复合材料

通过自制的热塑性缠绕成型设备制备了连续碳纤维增强PPS复合管材,并对其相关性能进行了考查.依据检测标准,对复合管材的ILSS(层间剪切强度)、结晶度、密度、吸水率、空隙率等性能进行了研究.结果表明,复合材料的空隙率在0.04%和0.05%时,其ILSS分别为33.25MPa和27.54MPa,空隙的存在导致管材的ILSS下降;在不同温度下对管材进行热处理,发现ILSS随着热处理温度的升高而增加.在不同测试环境温度下,ILSS随着环境温度的升高出现下降.在沸水中浸泡8h后,管材的吸水率仅为0.66%,说明管壁成型致密.通过表征分析,说明自制的热塑性缠绕成型设备可制备性能优良的热塑性复合管材.

关键词: 缠绕成型 , 聚苯硫醚 , 碳纤维 , 层间剪切强度 , 热处理

超高分子量聚乙烯纤维增强对木材破坏形貌及承载性能影响?

沈文东 , 李坚

功能材料 doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2014.18.004

选用 PUR 木材层压胶,设计“刨光锯材-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维-单板”3层结构木质复合材,探索研究了 UHMWPE 纤维增强对木材抗弯性能、剪切性能以及单板厚度对其增强效果影响,并利用红外光谱(FT-IR)对脱粘纤维进行表征,进而对 UHMWPE 纤维增强机理进行了分析。结果表明, PUR 木材层压胶可用于 UHMWPE 纤维/木材的复合,UHMWPE纤维增强明显改变了木材破坏过程和破坏形貌,提高了木材的承载性能,同时 UHMWPE纤维增强效果与单板厚度密切相关。UHMWPE 纤维的加入降低了胶合界面的剪切性能。

关键词: 超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维 , 木材 , 破坏形貌 , 承载性能 , 剪切性能

纤维铺放压紧力及预浸带加热温度对复合材料力学性能的影响

段玉岗 , 刘芬芬 , 陈耀 , 刘潇龙

复合材料学报

采用三因素四水平正交实验与单因素实验相结合,通过力学性能测试及SEM和光学显微镜微观形貌观察研究了复合材料铺放过程中压紧力、预浸带加热温度及芯模温度对复合材料力学性能的影响。实验结果表明:压紧力与加热温度对层间剪切强度(ILSS)影响很大,而芯模温度影响较小;当压紧力为600N、预浸带加热温度为30℃、芯模温度为18℃时,复合材料综合力学性能达到最佳。微观形貌观察结果表明:随着压紧力和预浸带加热温度升高,纤维与树脂接触充分,树脂与纤维分布均匀性较好,层间富树脂区的厚度较小,ILSS逐渐增加;但当预浸温度上升到40℃以后,压紧力作用导致树脂与纤维的分布均匀性变差,层间富树脂区的厚度较大,从而导致ILSS下降。

关键词: 复合材料 , 纤维铺放 , 层间剪切强度 , 压紧力 , 加热温度

铺层结构对树脂基复合材料层间剪切强度影响的研究

周磊 , 黎大胜 , 侯锐钢

玻璃钢/复合材料

主要目的在于利用双切口剪切强度试验法验证手糊成型的玻璃钢层合板铺层顺序以及单向布的相对体积含量对层间剪切强度的影响.实验中六种玻璃钢层合板的铺层方式分别为(UF)5、(UF,CSM,UF,CSM,UF)、(CSM,UF,CSM,UF,CSM)、(UF,CSM,CSM,CSM,UF)、(CSM,UF,UF,CSM,CSM)、(CSM)5.单向布相对体积含量依次为100%、60%、40%、40%、40%、0%.通过实验结论发现,单向布相对体积含量对层合板层间剪切强度影响较大,其中铺层方式为(UF)5的层合板通过双切口法得到的层间剪切强度高达40.768 MPa,而铺层方式为(CSM)5的层合板在双切口法中所测得的层间剪切强度却只有15.867 MPa.相对而言,铺层顺序对层合板的层间剪切强度影响相对较小.同时利用数理统计方法“秩和检验法”对大量实验数据进行了离散性分析,结果表明,在同一种铺层方式下,尽管因为不同失效形式导致数据具有较大的离散性,但这些数据仍然可以作为一个整体进行分析.

关键词: 双切口剪切强度试验法 , 树脂基复合材料 , 层间剪切强度 , 秩和检验法

氧化石墨烯/炭纤维/环氧树脂基复合材料的制备 及其层间剪切性能

韩潇 , 肇研 , 孙健明 , 李烨 , 张金栋 , 郝月

新型炭材料 doi:10.1016/S1872-5805(17)60107-0

利用预浸料技术热压工艺,制备了氧化石墨烯改性的炭纤维环氧树脂基复合材料.为获得更好的分散效果及加工性能,选用四氢呋喃作为溶剂来分散氧化石墨烯.结果显示:含有氧化石墨烯的混合胶液体系可稳定3h左右,满足预浸料制备工艺要求;制得的复合材料单向层板层间剪切强度(ILSS)有较大提高,当氧化石墨烯含量为0.10%时,其达到96.14 MPa,与空白样板相比提高了约8.05%,玻璃化转变温度升高近5℃.断面形貌分析表明,上述显著提高可能是由于氧化石墨烯的加入使得环氧树脂增韧以及炭纤维复合材料的界面得到较大的改善所致.

关键词: 氧化石墨烯 , 复合材料 , 炭纤维 , 环氧树脂 , 层间剪切强度

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