碳纤维导热性的测试研究

介绍用激光脉冲法测量碳纤维轴向热导率的方法原理和测试结果。对碳纤维导热性与纤维微观结构的关系进行了讨论,提出了碳纤维轴向导热有定向效应的见解。讨论了碳纤维的导热性与碳纤维增强复合材料导热性之间的关系和碳纤维增强复合材料导热各向异性问题。     

多元多层碳纤维的设计准则初探

以自愈合碳纤维增强陶瓷基复合材料中的多元多层碳纤维为研究对象,采用ANSYS有限元软件进行建模和仿真,研究了多元多层碳纤维的韧性、层数对多元多层碳纤维承载时应力分布的影响情况,同时研究了2D正交铺设中两种铺向的多元多层碳纤维中应力分布的特点,得到了多元多层碳纤维的初等设计准则。     

对中国高模量碳纤维应用中工艺性能问题的分析

文章简述了航天器结构对高模量碳纤维需求,对中国高模量碳纤维品质稳定性、工艺稳定性等内容进行了简要评述,着重对中国高模量碳纤维工艺性能做了分析,并对加强中国高模量碳纤维批生产提出了建议.     

碳纤维表面改性研究进展

文章阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中界面的粘接机理，介绍了碳纤维的表面结构与性能，重点综述了常用的碳纤维表面处理方法。     

碳纤维表面改性研究进展

文章阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中界面的粘接机理 ,介绍了碳纤维的表面结构与性能 ,重点综述了常用的碳纤维表面处理方法。     

PAN基高模量碳纤维微观结构研究

采用X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)和拉曼光谱(Raman光谱)研究了3种自制PAN基高模量碳纤维(1#,2#,3#)的微观结构,并与M40J,M46J,M55J碳纤维进行了对比。结果表明:3种自制PAN基高模量碳纤维微晶尺寸的大小顺序为3#2#1#;1#到3#碳纤维表面和截面Raman光谱所获得的R值(D峰和G峰的积分强度比)均减小,石墨化程度升高,结晶性变好;1#碳纤维的结晶性介于M40J碳纤维和M46J碳纤维之间,2#和3#介于M46J碳纤维和M55J碳纤维之间;三者的石墨化程度略高于M46J碳纤维。     

国产低导热PAN基碳纤维制备及其在绝热材料的应用

为拓展碳纤维在绝热材料领域的应用,将实验室自制原丝通过低温炭化工艺制备得到了低导热聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,分析了该碳纤维的化学组成、微观结构、表面形貌、热性能和力学性能等;并制备了低导热碳纤维增强酚醛树脂橡胶基绝热材料,探讨其热性能和烧蚀性能的变化规律和影响因素。结果表明,采用低温炭化,碳纤维的碳元素含量和结晶度相对较低,导致其热性能和力学性能较差,其中热导率最大可比MT300碳纤维降低46.9%,但有利于绝热材料的制备。炭化温度为900℃时,碳纤维绝热材料的热导率比MT300碳纤维绝热材料降低23.4%,线烧蚀率提高39.5%。该材料的制备工艺及关键性能参数可为国产碳纤维在固体火箭发动机内热防护领域的应用提供借鉴和参考。     

提高聚丙烯腈基碳纤维原丝质量的研究进展

概述了世界主要聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产厂家在各自生产工艺下的碳纤维原丝或碳纤维的质量状况。综述了提高PAN基碳纤维原丝质量的研究进展。重点讨论了我国以丙烯腈（AN）、丙烯酸甲酯（MA）、衣康酸（ITA）为单体，以硫氰酸钠（NaSCN）为溶剂，采用一步法均相溶液聚合制得聚丙烯腈原液，经纺丝制得碳纤维原丝过程中存在的问题。指出我国原丝质量不能真正过关的根本原因，提出了我国现阶段碳纤维的发展方向。     

国产T1000级碳纤维性能

通过国产T1000级碳纤维表面状态、单向板、NOL环及185 mm壳体的实验研究,分析了两种国产T1000级碳纤维的表面物理和化学状态,复合材料的微观界面性能及力学性能。结果表明,两种国产T1000级碳纤维表面光滑,断口基本呈现为规整的圆形,国产T1000级碳纤维能获得较高的拉伸强度。两种国产T1000级碳纤维单向板0°拉伸强度均略低于进口T1000碳纤维,这是由于HF50S碳纤维单向板呈现部分纤维束型的破坏和部分断裂型的破坏;两种国产T1000级碳纤维单向板90°拉伸强度均略低于进口T1000碳纤维,这是由于国产T1000级碳纤维与树脂基体之间的机械锚钉作用较弱,界面粘接强度较低;两种国产T1000级碳纤维缠绕壳体爆破压强是进口T1000壳体爆破压强的0.93和0.88,这是由于SYT55碳纤维和HF50S碳纤维缠绕时容易起毛和界面粘接性能较差。     

碳纤维增强聚四氟乙烯材料微观结构

为了研究碳纤维增强聚四氟乙烯材料的最佳加工工艺,采用扫描电镜对碳纤维增强聚四氟乙烯材料的微观结构形貌进行了观察,并对碳纤维增强聚四氟乙烯材料的结晶形态和成型后毛坯的内部微观缺陷进行了对比研究和分析。研究表明:碳纤维增强聚四氟乙烯毛坯表面存在"球状结晶",无缺陷的毛坯内部不会产生"球状结晶";碳纤维增强聚四氟乙烯毛坯内部的气孔、分层缺陷在冷压过程中形成。减少碳纤维增强聚四氟乙烯粉料的团聚,能有效减少成型后毛坯内部气孔缺陷的产生;碳纤维增强聚四氟乙烯材料冷压时适当降低压制压力,能有效减少分层缺陷的产生。     

三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度B基准值

三角形截面碳纤维是一种新型碳纤维,其截面形状呈近似正三角形,特殊的截面形状赋予它一些有别于圆形截面碳纤维的特殊性能。本文研究这种三角形截面碳纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲性能,采用数理统计和MATLAB编程等方法,通过对十组数据进行异常数据的筛选,Anderson\|Darling, 估计weibull分布的形状与尺寸参数及拟合优度检验,研究了其弯曲强度。该三角形截面碳纤维复合材料弯曲强度的B基准值为1417.2 MPa,为三角形截面碳纤维复合材料的使用提供了弯曲性能数据。     

日本碳纤维的研究与开发动向

文中简述了碳纤维研制生产过程概况,着重介绍了现阶段对碳纤维的研究与开发动向。     

碳纤维用作红外加热笼电热辐射材料的可行性研究

文章提出采用碳纤维作为红外加热笼的加热体,并开展了碳纤维加热条带的加工工艺及试验研究。确定了碳纤维加热条带的结构形式,试验测量了其各项技术指标。对测量数据分析表明,碳纤维作为加热笼的加热体是完全可行的,且具备电热辐射效率高、免喷涂黑漆、易于装配、可重复使用、经济性强等诸多优点。     

中间相沥青基碳纤维表面特性和界面粘结性能

针对高模量、高热导率中间相沥青基碳纤维复合材料界面性能弱等瓶颈问题,深入研究该类纤维表面特性及其与树脂的界面粘结性能。选取3种典型中间相沥青基碳纤维,测试分析其微观形貌、表面能和极性与色散分量、表面元素种类与含量,利用微脱黏方法表征中间相沥青基碳纤维与环氧树脂的界面剪切强度。研究结果表明:中间相沥青基碳纤维表面均存在明显沟槽结构,但其呈化学惰性,选用的中间相沥青基碳纤维与环氧树脂界面剪切强度最高约为50 MPa,明显低于聚丙烯腈基碳纤维;纤维表面能越高,尤其是极性分量越高,中间相沥青基碳纤维/环氧树脂界面剪切强度越大,这些结果揭示了中间相沥青基碳纤维与树脂基体界面性能主控因素。     

国产T800 S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。     

表面改性碳纤维增强树脂基复合材料研究进展

界面是处于连接增强纤维和基体之间的极其重要的微观结构,良好的界面结合能有效地传递载荷,从而提高材料的力学性能,由于碳纤维表面呈惰性,比表面积小,表面能低等缺点导致材料界面层结合强度低,因此有必要通过某种途径改善其上述缺陷.目前,改善碳纤维表面缺陷的方法是对碳纤维表面进行表面改性处理,从而提高其界面力学性能.在界面的研究中,提高其碳纤维与基体的结合强度是改善复合材料力学性能的关键.因此,对碳纤维复合材料界面结合强度的各种影响因素进行分析,综述了碳纤维增强树脂基复合材料界面构筑方法及其对复合材料力学性能的影响.     

BHM3碳纤维及其氰酸酯基复合材料耐原子氧侵蚀性能

利用原子氧暴露地面模拟实验装置,分别对BHM3型高模量碳纤维及其增强的氰酸酯基复合材料进行了原子氧暴露模拟实验,采用SEM、XRD、XPS技术分析了原子氧对碳纤维及其氰酸酯复合材料的侵蚀行为。结果表明,经过1×10 21 atoms/cm 2剂量的原子氧暴露后,碳纤维及其氰酸酯复合材料质量损失率均低于1%,纤维表面形貌及组成不变,碳纤维/氰酸酯复合材料的层间剪切强度降低16%。     

硼酚醛树脂在固体火箭发动机防热内衬中的应用

某型号固体火箭发动机防热内衬要求具有耐烧蚀、耐冲刷以及隔热的性能特点,利用硼酚醛树脂优良的耐高温性和高残炭率,通过与碳纤维复合模压成型,并对配方和工艺进行了优化和改进,成功研制出一种性能优良的碳纤维/硼酚醛内衬,该碳纤维/硼酚醛内衬通过了高低温循环、热冲击试验以及试车考核试验,表明该研制的碳纤维/硼酚醛内衬性能可靠,工艺性能满足要求。     

高承载要求碳纤维内埋框架的设计及试验研究

对SAST 5000平台的碳纤维内埋框架及相应结构板设计和试验进行了研究。对内埋框架结构进行了拓扑优化并采用碳纤维材料,分析了优化的结构板模态和静力状态,并对整板进行了静力试验及探伤。结果表明:在方案阶段金属材料内埋框架贮箱安装板的基础上,通过对内埋框架结构形式的拓扑优化及碳纤维材料的使用,大幅减轻了贮箱安装板重量,仿真分析及摸底试验说明碳纤维内埋框架贮箱安装板力学性能满足卫星承载要求。     

T300和国产碳纤维本体的力学性能对比及其分析

由于T300与国产碳纤维的性能有很大差异,其中包括纤维本体的差异和涂层的差异。主要研究了两种纤维本体强度的差异。通过对两种纤维本体单丝拉伸强度的测试和Weibull统计方法分析可知,国产碳纤维要比T300的单丝拉伸强度大,稳定性较好。X射线衍射(XRD)分析表明T300纤维微晶尺寸较小并且石墨化程度比国产碳纤维差。元素分析显示,T300中N元素含量超过国产碳纤维。结果表明,微晶尺寸和纤维中N元素含量是影响碳纤维强度的重要因素。