空客320货舱衬板复合材料的热解和燃烧特性

使用热重分析仪和锥形量热仪在相同条件下分析对比两种试验材料空客320货舱衬板（玻璃纤维/酚醛树脂）和3240玻纤板-FR4（玻璃纤维/环氧树脂）的热解和燃烧特性。试验结果表明：空客320货舱衬板和3240玻纤板-FR4的热解分为4个和3个阶段,货舱衬板的初始热分解温度、点燃时间及燃烧时长均小于3240玻纤板-FR4。3240玻纤板-FR4的有烟时间、产烟率（RSR）及总产烟量（TSR）大于货舱衬板,且产烟率（RSR）及总产烟量（TSR）分别是货舱衬板的2倍、3.45倍;3240玻纤板-FR4的热释放速率（HRR）及总热释放量（THR）大于货舱衬板,且热释放速率峰值（pk-HRR）及总热释放量（THR）分别是货舱衬板的1.47倍、1.94倍。故空客320货舱衬板在火灾发生后对人的生命安全及飞机的运行安全危险性小。     

一种潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系

选用双氰胺和UR500为固化体系,自制阻燃剂M,制备一种预浸料用潜伏性无卤阻燃中温固化环氧树脂体系。结果表明,该树脂体系室温下储存期超过30 d,固化后力学性能优良,拉伸性能可达66. 5MPa,弯曲强度可达133 MPa,冲击强度可达10. 7 kJ/m2,阻燃防火性能优异,氧指数高达33. 1%,垂直燃烧满足UL-V0级,且可离火自熄。扫描电镜和热分析的结果表明,该体系优异的阻燃性能主要源于其燃烧后所成碳层的隔热隔氧作用。     

硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能

为了提高硅橡胶涂覆织物的阻燃和烧蚀性能,本文采用在硅橡胶组分中添加阻燃剂的方法,制备出新型阻燃硅橡胶涂覆织物,对其阻燃性能与烧蚀性能进行测试,并与军用硅橡胶涂覆织物进行对比分析。实验结果表明:新型阻燃硅橡胶涂覆织物W-1和W-2的阻燃性能分别优于军用硅橡胶涂覆织物J-1和J-2,氧指数更高,续燃时间更短;两者的烧蚀性能比较接近,阻燃硅橡胶涂覆织物的氧乙炔烧蚀试验的停车时温度略低、最高温升却略高,且烧蚀层、完好层相近。     

缠绕用低温快速固化氰酸酯树脂的改性

针对湿法缠绕工艺,在不影响固化温度条件下用TDE-85对氰酸酯树脂进行改性,对改性前后树脂性能进行对比研究。结果表明:环氧与催化剂混合物在40℃时黏度低于1 Pa·s,且能维持超过214 min,能够满足湿法缠绕的工艺需求;环氧含量低于10 wt%时,起始固化温度不超过77℃,在80℃的凝胶时间为30min左右,仍满足低温快速固化要求;当TDE-85含量为10 wt%时,树脂浇铸体力学性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别为46.2、83.4 MPa、10.8 kJ/m~2;但环氧的加入对氰酸酯的吸湿性和耐热性能均有一定负面的影响。     

固化温度对苎麻纤维增强复合材料性能的影响

研究了固化温度对苎麻纤维增强复合材料力学性能的影响,同时对比研究了平纹苎麻织物、单向苎麻纤维和单向玻璃纤维增强复合材料的力学性能.结果表明:环氧树脂3233分别在120℃,140℃和l80℃固化2h后,其拉伸性能和弯曲性能没有明显的变化;而基于环氧树脂3233的苎麻纤维增强复合材料在120℃和l40℃固化2h后力学性能相当,但是在180℃固化2h后,强度明显减小,模量变化不大;单向苎麻纤维增强复合材料的力学性能要远远大于平纹苎麻织物增强复合材料的力学性能,如单向苎麻复合材料uRamie-3233-120的压缩强度和压缩模量分别为154.0 MPa和35.6 GPa,而苎麻织物增强复合材料fRamie-3233-120分别为95.0 MPa和9.2 GPa;玻璃纤维增强复合材料的强度也会高明显高于苎麻纤维增强复合材料的强度.     

冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板典型力学性能的影响

采用CYCOM 7701/7781玻纤环氧织物预浸料和中温固化工艺制造复合材料单向层压板试件。将试件分为三组,分别在低温干态(cold temperature dry,CTD)、室温干态(room temperature dry,RTD)和高温湿态(elevated temperature wet,ETW)三种温度和试件吸湿情况下,测试复合材料单向层压板的无缺口拉伸强度、开孔拉伸强度、无缺口压缩强度、开孔压缩强度和冲击后压缩强度,研究冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781复合材料单向层压板典型力学性能的影响。结果表明:在CTD、RTD和ETW三种环境下,开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板平均拉伸强度均有十分不利的影响,拉伸强度下降约50%;开孔明显地降低了复合材料层压板的拉伸强度的变异系数;在CTD和RTD情况下,冲击损伤和开孔对CYCOM 7701/7781玻纤环氧复合材料层压板平均压缩强度均有十分不利的影响,两种情况的影响比较接近,均下降45%~55%;在ETW环境下开孔使压缩强度下降约为50%,冲击损伤使压缩强度下降30%左右,表明开孔对压缩强度的影响比冲击损伤更为显著。     

真空成型碳纤维/环氧树脂基复合材料性能研究

对固化温度、保温平台及隔离材料对真空成型碳纤维/环氧树脂基复合材料（CCF300/BA9913）的孔隙率和力学性能的影响进行了研究。结果表明,在较高的固化温度（125 ℃保温2 h）条件下,CCF300/BA9913固化后力学性能和耐湿热性能更加优异。同时在树脂最低黏度所处温度附近（85 ℃）,增加0.5 h的保温平台,有利于降低CCF300/BA9913固化后的孔隙率,提高材料力学性能。封装时,采用有孔聚四氟乙烯膜和半透膜,可提高固化过程中的导气效率,有利于材料力学性能的提高。其0°拉伸强度、压缩强度、弯曲强度和层间剪切强度分别达到1 896、1 387、1 668、89.0 MPa     

含环氧基团丙烯酸酯液体橡胶增韧环氧树脂的研究

研究了含环氧基团丙烯酸酯液体橡胶对环氧树脂三乙醇胺固化体系的增韧作用。结果表明,增韧环氧树脂体系是以橡胶粒子为分散相的两相结构,丙烯酸酯液体橡胶能显著地提高环氧树脂的冲击强度和断裂韧性GIC,幅度分别达63.0%和350%,而拉伸性能、弯曲性能和玻璃化温度的降低幅度不大。     

玻璃纤维布增强环氧树脂在货舱灯壳体修理中的应用研究

研究了玻璃纤维布增强环氧树脂在货舱灯壳体修理上的应用,并对修理后货舱灯壳体的弯曲强度和冲击强度等性能进行了试验。分析数据表明玻璃纤维布增强环氧树脂可以减小货舱灯壳体的磨损区域,并与磨损区域形成牢固的结合面,且壳体各项性能均有提高。     

充气式再入与减速系统柔性热防护材料的热冲击试验

针对充气式再入与减速系统的柔性热防护系统的研制要求,其应能够承受最高1200℃高温或最高达25 W/cm~2的热流密度、高温环境持续时间不超过100 s。为此设计了多层防热结构的柔性热防护系统,结构由外到内分别是防热层、隔热层、阻气承力层,基于热分析的结果研制了三种材料试样,其中一种试样由Nextel氧化铝织物、气凝胶和Kevlar织物组成,另外两种在其基础上分别增加了柔性烧蚀层材料和氧化铝耐火棉,同时调整了Nextel织物和气凝胶的铺层数量,模拟1200℃的高温环境进行了热冲击试验。试验结果表明,所研制的材料能够满足耐温1200℃、持续时间100 s的要求;Nextel氧化铝织物作为防热层在1200℃下性能稳定,超过650℃时气凝胶快速收缩变形、破坏;在防热层增加耐火棉(毡)后,隔热效果明显提高,并可确保内部的气凝胶保持在分解温度以下。     

薄层复合材料的抗平头冲击特性研究

采用圆柱平头型冲头(直径为25mm)在一定的冲击速度范围内冲击薄层复合材料(厚度:1.50～2.50mm),利用加速度传感器分析复合材料冲击背面的应力动态变化情况,研究了影响复合材料抗平头冲击能力的因素和复合材料的冲击损伤过程。结果表明:影响复合材料抗平头冲击能力的主要因素是纤维织物本身特性、纤维含量和界面强度;冲击能量阀值决定复合材料冲击损伤模式和能量吸收过程;增加复合材料的刚性,提高复合材料的冲击变形范围可充分发挥吸能垫的作用。     

Nomex蜂窝夹层结构侧向变形机理及蜂窝稳定化

对蜂窝侧向变形机理的研究现状进行了综述,对Nomex蜂窝在180℃下的强度性能进行了测试,并在此基础上建立了蜂窝侧向变形的力学模型。分析表明,常规蜂窝夹层结构采用热压罐共固化时不产生蜂窝侧向变形的条件是倾角不大于25°,织物预浸料边缘有牢靠的拴系,蜂窝高度不宜过大。预浸料边缘采用防滑带拴系和提高蜂窝的侧向刚度是解决蜂窝侧向变形的关键,其中提高蜂窝侧向刚度的方法包括胶膜法、隔膜法和预固化织物法等工艺方法。相关工艺试验表明:对于高度60mm、倾角30°的常规密度蜂窝夹层结构,胶膜法效果不佳,隔膜法和预固化法是消除高蜂窝夹层结构侧向变形的有效措施,预固化法比隔膜法具有重量优势。     

机载大曲率多频段天线罩的研制

选用玻璃纤维织物/环氧树脂预浸料以及配套体系材料,采用三步成型的球墨铸铁阴模热压罐固化工艺和专用模具固化蜂窝的方法,研制了机载大曲率、多频段C夹层结构天线罩。经过电性能测试和静力试验,结果表明,该罩体的选材、结构设计和工艺过程是可行的。电性能测试中天线罩最小透波率为84%,全部电参数均满足要求;静力试验中天线罩通过了200%设计载荷的加载,满足结构设计要求。     

不同冲击角度外物损伤对TC4钛合金高循环疲劳强度的影响

基于空气炮冲击试验装置在不同冲击角度下进行了TC4钛合金平板试件的外物损伤模拟试验,采用逐级加载试验方法测试获得了光滑和冲击损伤试件的高循环疲劳(high cycle fatigue,HCF)强度,研究了冲击角度、冲击位置以及冲击损伤宏观几何尺寸与HCF强度的关系.结果表明:不同冲击角度下的损伤对HCF强度的影响程度不同.冲击损伤在试件边缘时,30°冲击使试件HCF强度的下降幅度最大;冲击损伤在试件表面时,60°冲击使试件HCF强度的下降幅度最大.试件边缘产生的缺口使HCF强度的下降幅度一般大于试件表面产生弹坑的影响.但在60°冲击时,冲击缺口损伤的影响要小于冲击弹坑损伤的影响.冲击损伤宏观几何尺寸一定程度上可以表征损伤试件HCF强度下降的严重程度.      

与液氧相容性聚合物改性途径研究

针对环氧/氰酸酯共固化体系,以液氧冲击敏感性试验作为判定聚合物与液氧相容性的基本手段,重点研究了聚合物的抗氧化和阻燃性能与其液氧相容性之间的关系,证实了聚合物抗氧化性能的增强和阻燃性能的改善可以有效提高其与液氧的相容性.这为聚合物旨在改善与液氧相容性的改性指明了方法和途径,并由此获得两个具有良好液氧相容性的聚合物体系.     

高抗冲阻燃酚醛型舱内复合材料研究

根据飞机对货舱内衬材料使用时阻燃性及抗冲击韧性的要求，选用柔性环氧活性韧性组分和乙烯基聚合物物理共混韧性组分对基本阻燃酚醛组分进行改性，研制出了４１９３树脂体系，基于该体系的复合材料在有良好阻燃性的同时，还可使刚性和冲击韧性达到良好的匹配，并能满足目前先进的适航性要求。     

一种民用高温固化环氧树脂基复合材料性能研究

研制一种新型高韧性高温环氧树脂ACTECH~? 1316体系,研究其固化反应特性、流变性能及耐热性能,其中Tg可达222.5℃,可在130℃温度下长期使用。分别选用两种国产碳纤维CCF800H和ZT9H作为纤维增强体,通过热熔两步法制备预浸料,加工工艺性较好,显示出该树脂体系与两种纤维有较好的匹配性。采用热压罐工艺进行固化,对复合材料层合板的力学性能进行研究,通过与国外高温环氧树脂体系8552/IM7的性能对比发现,ACTECH~? 1316/ZT9H和ACTECH~? 1316/CCF800H在0°拉伸强度及模量、0°压缩强度及模量和冲击后压缩强度等方面表现较好,基本满足民机领域对树脂及复合材料性能的要求。     

复合材料壳体固化温度场测试及共固化特性

温度场是复合材料壳体多材料体系共固化的一个重要工艺控制参数。采用预先埋植热电偶方法获得1^#、2^#两种固化制度下圆筒内部温度场数据,对F-3/EP-04缠绕层与三元乙丙(EPDM)绝热层在共固化条件下的固化度与性能进行研究。结果表明:壳体内部温度存在明显的滞后性,温度-固化时间曲线呈现近似抛物线形状;缠绕层能在1^#固化制度下固化,而EPDM绝热层不能完全硫化,在提高最高固化温度及延长保温时间的2^#固化制度下,均能实现固化,并且提高共固化温度与延长保温时间对缠绕层力学承载性能无影响;两种固化制度下,EPDM绝热层温度差小,而缠绕层温度差大,提高共固化温度及延长保温时间有助于降低缠绕层温度差。     

温度条件对碳纤维上浆剂与双马树脂反应及其复合材料界面粘结的影响

为了研究工艺温度对复合材料界面的调控作用,设计采用三阶段固化工艺(即扩散、固化和后固化),考察了不同温度制度下3种碳纤维/双马树脂(BMI)复合材料界面粘结性能的变化规律。采用原子力显微镜(AFM)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)深入分析了上浆剂对纤维表面粗糙度和化学特性的影响,研究了上浆剂的反应活性及其与双马树脂的反应性,采用微珠脱粘方法测试了碳纤维/树脂的界面剪切强度(IFSSs)。结果表明,200℃处理2h后3种碳纤维上浆剂均发生部分反应,并且170℃,2h后上浆剂均与双马树脂发生化学反应。对比不同温度条件可以发现后固化阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度影响显著,未经后固化的复合材料界面性能最低;110℃和140℃恒温扩散阶段对碳纤维/双马体系的界面剪切强度的影响不明显。同种温度条件下,CF1和CF3上浆剂与双马树脂的反应程度高于CF2,相应的CF1和CF3与双马树脂的界面剪切强度较高,表明上浆剂与双马树脂间的化学反应程度是影响其界面粘结性能的主要因素。该研究结果对我国碳纤维上浆剂的研制具有参考价值。     

缝纫增强复合材料冲击损伤与冲击后压缩破坏研究

采用缝纫工艺对基于预浸料辅层的复合材料进行厚度方向增强，用落球法进行了冲击损伤和冲击后压缩破坏实验。结果表明，增强缝纫线强度和缝纫密度均能减少冲击损伤面积；提高缝纫密度能显著提高部冲击后压缩强度，但缝纫线强度对冲击后压缩强度没有明显影响。并对实验结果进行了分析。