二氧化硅过渡层表面开口孔面积对层合玻璃力学性能影响

研究二氧化硅过渡层表面开口孔的大小对航空层合玻璃力学性能的影响.利用扫描电镜测试分析多孔二氧化硅过渡层的表面开口孔形貌,利用万能试验机测试含多孔二氧化硅过渡层的层合玻璃中无机玻璃/聚氨酯界面的剪切强度.以实验获得的开口孔形状为依据,以ANSYS软件建立含多孔二氧化硅过渡层的层合玻璃有限元实体模型,模拟获得不同孔面积条件下的多孔二氧化硅/聚氨酯界面的张应力.结果表明:随着多孔二氧化硅孔面积的增加,层合玻璃中无机玻璃/聚氨酯界面的剪切强度先迅速增大后缓慢降低;当单孔面积为52.61 μm2时,制备的层合玻璃有较好的力学性能.     

KH-550 对环氧树脂胶黏剂粘接性能的影响

采用红外光谱表征了KH-550的结构.用不同浓度的KH-550乙醇溶液处理铝表面,并用环氧胶黏剂粘接铝与铝的界面,测定其剪切强度.采用扫描电镜研究了KH-550预处理前后的铝与环氧胶黏剂体系的界面结合特征,并利用反射红外(RA-IR)对氨基硅烷偶联剂的作用机理进行了分析.试验研究表明,KH-550溶液涂覆后可明显改善铝与胶黏剂粘接界面的结合强度,环氧胶黏剂粘接强度可提高2～3 MPa.     

氨基硅烷偶联剂对铝板／聚丙烯界面粘接剪切强度的影响

研究了氨基硅烷偶联剂(γ-APS)乙醇溶液浓度对铝板/聚丙烯界面粘接剪切强度的影响规律.聚丙烯(PP)中马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)含量为10%和20%时,不用γ-APS处理铝板表面的粘接剪切强度分别为10.03和10.76MPa;经过γ-APS处理后,粘接剪切强度和界面位移以较快速度增大,γ-APS浓度为3%时达到最大值.γ-APS处理将铝板表面转变为氨基-NH2,PP-g-MAH的酸酐及其水解形成的羧基与-NH2在界面形成了配位键.但γ-APS浓度高时,导致γ-APS弱界面层和PP-g-MAH的弱界面层,界面粘接强度和位移反而下降.     

PBO-C/ E 复合材料的界面及压力容器性能

研究了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料的界面性能和压力容器性能。采用层间剪切强度测试和吸水率测试研究了不同混杂比对混杂复合材料界面粘接性能和吸水性能的影响。研制了PBO纤维与T700碳纤维混杂复合材料Ф150 mm压力容器,对容器的水压爆破性能和轴压承载性能进行了测试。结果表明:混杂复合材料的层间剪切强度随着混杂比增大逐渐升高,当T700碳纤维含量较低时,混杂复合材料界面粘接性能提高并不明显;混杂复合材料的吸水率介于PBO纤维和T700碳纤维复合材料之间,近似符合"混合定律",界面数对混杂复合材料吸水性影响较大;混杂复合材料Ф150 mm容器的PV/W随着混杂比增大逐渐降低,混杂工艺能够使PBO纤维复合材料容器的轴压承载性能提高31%。     

改性聚芳基乙炔树脂性能研究

通过添加改性剂得到了改性聚芳基乙炔树脂，对树脂和树脂固化物分别进行了差热扫描热分析(DSC)和热重分析(TG)。通过对复合材料的纤维单丝界面剪切强度和层间剪切强度测试，研究了树脂与碳纤维的界面结合性能，并对编织织物增强的改性聚芳基乙炔树脂基体复合材料进行了烧蚀试验。结果表明，改性聚芳基乙炔树脂固化放热减小，而基本不影响其树脂传递模塑(RTM)工艺性和耐高温性能，明显改善了与碳纤维的界面性能，复合材料的界面剪切强度提高了40％-50％，层间剪切强度提高了将近一倍；烧蚀性能与未改性树脂基本相当。     

铝硅酸盐玻璃/聚氨酯层合界面结构对层合玻璃光学性能的影响

系统研究界面腐蚀条件对航空层合玻璃光学性能的影响。利用光电雾度计、扫描电镜、紫外可见分光光度计等对铝硅酸盐玻璃和层合玻璃进行测试分析。结果表明,随着腐蚀液浓度(或腐蚀时间)增加,铝硅酸盐玻璃的透光率分阶段降低,铝硅酸盐玻璃的雾度先缓慢增大后迅速增大;然而,层合玻璃的透光率,随着腐蚀液浓度(或腐蚀时间)增加先增大后降低。腐蚀液中的表面活性剂对层合玻璃透光率影响甚微。当腐蚀液浓度为10%,腐蚀时间为10min时,制备的层合玻璃有较好的光学性能。     

玄武岩纤维表面涂层改性研究

采用溶胶-凝胶技术制备有机/无机纳米杂化涂层材料,通过红外光谱和原子力显微镜技术对该材料进行表征分析,结果表明合成了环氧/SiO2纳米杂化材料.采用合成的纳米杂化浆料对玄武岩纤维进行表面改性,通过纤维表面形貌、纤维复丝拉伸强度和复合材料层间剪切强度分析,研究玄武岩纤维表面涂层改性效果.试验结果表明:采用适当浓度的涂层溶液对玄武岩纤维进行表面改性可以有效的增加纤维表面粗糙度,提高纤维复丝拉伸强度,改善复合材料界面粘接强度,说明玄武岩纤维表面涂敷有机/无机纳米杂化涂层的改性方法是确实有效的.     

树脂含量对F-8H3/602 芳纶复合材料性能的影响

探索研究了F-8H3/602芳纶织物增强树脂基复合材料层合板不同树脂含量对其冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能的影响,并采用显微镜及扫描电镜对破坏试样形貌进行观察。结果表明芳纶复合材料的树脂含量对其冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能影响较为明显,树脂含量为46.02wt%的芳纶复合材料层合板的0°冲击韧性为22 J/cm2、0°层间剪切强度为49.1 MPa、0°弯曲强度为506 MPa;在一定的树脂含量下,芳纶复合材料的0°冲击韧性、层间剪切强度及弯曲性能较90°的性能更优异;破坏试样的形貌表明纤维与树脂界面结合较为薄弱。     

新型杂化浆料的合成及其对碳纤维／异构聚酰亚胺复合材料性能的影响

通过合成新型改性剂--(γ-苯乙炔亚胺基)丙基三乙氧基硅烷(PEIPTES)实现对SiO2前驱体的原位改性,制备新型异构聚酰亚胺/SiO2杂化浆料,利用元素分析、FT-IR、热重分析等对PEIPTES的结构和性能以及新型杂化浆料的结构进行表征与分析.结果表明,杂化浆料中有机相与无机相之间形成化学键.利用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性.AFM分析表明,改性后碳纤维表面覆盖一层有纳米级颗粒状突起的物质,增加表面粗糙度,有利于改善复合材料界面性能.复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可提高碳纤维/异构聚酰亚胺复合材料的层间剪切强度,当SiO2含量为5wt%时层间剪切强度达到最大值,此时冲击性能和界面耐热性能均有显著提高.     

HIT-J01 腻子的制备及性能

采用有机硅树脂掺杂无机粒子制备了一种耐高温腻子(HIT-J01),研究了其粘接性能、膨胀特性和抗热震性能。通过SEM及XRD分析了腻子的微观结构和相变化。结果表明:制备的腻子具有良好的粘接和抗热震性能,粘接C/Si C的单搭接剪切强度为5.5 MPa,1 200℃在线单搭接剪切强度1.8 MPa。腻子同基材C/Si C具有良好的热膨胀匹配性能。HIT-J01腻子在高温条件下生成的Al2O3·(B2O3)n融体。在风洞考核环境下,腻子封堵面平均温度高达1 200℃,最高温度达到1 400℃,风洞实验后,腻子表观平整、无裂纹。     

二氧化硅/双马来酰亚胺半固化片流变特性及其制备的覆铜板性能

研究经偶联剂KH550,KH560及KH570表面处理后的二氧化硅对双马来酰亚胺树脂体系流变特性的影响,通过DMA,TMA及TGA等测试手段表征所制备覆铜板的刚性、热膨胀系数及热稳定性。结果表明:采用KH560表面处理的二氧化硅/双马来酰亚胺树脂体系,较表面处理剂为KH550、KH570及未表面处理的二氧化硅/双马来酰亚胺树脂体系具有更好的流变特性和更低的熔融黏度;在树脂体系中引入二氧化硅,可以有效地提高覆铜板基材的综合性能,与未添加二氧化硅相比,具有更高的存储模量和更低的热膨胀系数;当二氧化硅质量分数为50%时,50℃时基材存储模量提高了83%,玻璃化转变温度以下的热膨胀系数α1降低了153%。     

硼酸铝晶须增强TDE-85型环氧树脂复合材料研究

以硼酸铝晶须为增强剂，以4，5-环氧环己烷-l，2-二甲酸二缩水甘油酯(TDE-85)／甲基纳狄克酸酐(MNA)作为基体，采用浇注成型工艺制备晶须增强环氧树脂复合材料。考察了晶须尺寸、表面处理方法、含量对树脂体系力学性能和热性能的影响。结果表明，用偶联剂KH550处理晶须时，所用溶剂pH值会影响晶须的处理效果，酸化溶剂的效果更好；晶须长径比比较大、尺寸分布均匀的晶须其增强效果更好；晶须可明显改善体系的力学性能和耐热性，其中弯曲强度随晶须含量的增加而增大，当晶须含量超过一定量时，弯曲强度反而呈现下降趋势，晶须对体系冲击强度的影响较小，体系的热变形温度随晶须含量的增加而增大，在晶须添加量为15％(质量分数)左右时，所得体系的综合性能较好。     

低温共固化高阻尼复合材料

在低温下实现了嵌入式阻尼复合材料的共固化，且共固化层合板具有良好的层间结合性能。通过正交试验研制出一种能够与玻璃纤维/酚醛树脂预浸料在80℃时共固化且力学性能优良的黏弹性材料组分。探索使用强极性的四氢呋喃作为溶剂将黏弹性阻尼材料溶解为阻尼胶浆，然后用刷涂工艺制作带阻尼薄膜的预浸料，最终按照预定的铺层经过共固化工艺制备出嵌入式低温共固化复合材料试件。自由衰减试验及层间剪切试验获得了阻尼性能及剪切性能随阻尼层厚度的变化规律曲线，实验数据表明：随着阻尼层厚度增大，复合材料结构的阻尼系数变大，层间剪切应力逐渐减小。     

胶含量对CF/BF复合材料性能的影响

制备了碳纤维/玄武岩纤维(CF/BF)增强酚醛树脂复合材料,研究了复合材料层合板不同胶含量对其层间剪切强度、热传导和耐烧蚀性能的影响。结果表明:CF/BF复合材料,在胶的体积分数为35%时,复合材料经纬向层间剪切强度达到最大值21和20 MPa;在胶的体积分数为39.5%处,热导率和线烧蚀率出现最低值0.366 W/(m.K)和87μm/s。CF/BF混杂纤维复合材料性能符合混杂纤维复合材料性能混杂效应规律。     

KH550改性纳米晶纤维素增强三元乙丙橡胶

纳米晶纤维素(NCC)由于其独特的性能被广泛应用于聚合物中,但表面羟基限制了其在疏水性聚合物中的应用。对此本文采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对NCC进行改性,以改善其与三元乙丙橡胶(EPDM)的相容性。傅里叶红外光谱仪(FTIR)、XRD测试结果表明:KH550可实现对NCC的改性,并能够保持原有晶体结构不被破坏,EPDM胶料的硫化和力学性能测试结果表明改性NCC的加入促进了胶料的硫化,在改性NCC添加量为6份时,EPDM硫化胶的综合力学性能最佳。     

高性能M40J/BADCy复合材料的研究

对E51环氧树脂改性双酚A型氰酸酯(BADCy)体系的力学性能及热性能进行了研究,发现当E51环氧树脂的质量含量为5%时,改性体系的弯曲强度和冲击强度分别由原来的95.6MPa和9.24kJ/m²提高到了117.8MPa和12.6kJ/m²,而热变形温度仅下降8℃。以该改性体系为基体制作的M40J复合材料,其弯曲强度、模量和剪切强度分别高达:1270MPa,172GPa,68 9MPa。消泡剂BYK141能提高M40J/BADCy复合材料的力学性能,层间剪切强度可提高到77.1MPa。M40J/BADCy复合材料还具有良好的耐环境能力,是一种理想的航空航天结构材料。     

纤维金属层板的开发和应用现状

随着我国航空航天领域器械的飞速发展,对该领域中结构件所用材料的综合性能及轻量化提出了新的要求。在过去几十年里,大型客机的市场需求不断扩大,刺激了新型材料的兴起,使材料向着高性能,轻质量发展。纤维金属层板是由铝合金与纤维预浸料交替铺层固化而成的层间混杂复合材料。纤维金属层板结合了金属与复合材料的优良特性,具有密度小、损伤容限优良、抗冲击和疲劳性能,越来越受到航天航空和轨道交通领域的关注。目前用于商业生产的金属纤维层压板(FMLs)多以基于芳纶纤维(ARALL)与基于高强玻璃纤维(GLARE)的层板为主。概括了纤维金属层板的制备前表面处理工艺,对其弯曲测试、拉伸测试、冲击测试和疲劳测试等力学性能的测试方法进行综述,同时对未来新型纤维金属层板的开发进行探究,为纤维金属层板的开发提供参考信息。     

一种交织铺层结构层合板性能

结合复合材料自动纤维铺放(AFP)技术,提出了一种交织铺层结构层合板成型方法,制备了非交织、交织正交层合板、非交织、两向交织和四向交织准各向同性层合板复合材料,并对交织铺层结构复合材料的层间结构和性能进行了分析研究。结果表明:交织正交层合板的拉伸、压缩、弯曲性能较非交织板性能均有所下降,但其层间剪切性能有明显提高,提高幅度约为16%;随着交织铺层组厚度的增加,交织层合板的拉伸性能呈下降趋势;交织层合板的开孔后拉伸、开孔后压缩和冲击后压缩强度保持率均高于非交织板,且冲击后分层损伤面积明显低于非交织板。交织铺层结构层合板相对于普通非交织层合板具有更好的损伤容限能力。     

Z-pin增强树脂基复合材料单搭接接头抗冲击性能

为了研究Z-pin增强树脂基复合材料接头的抗冲击性能,制备了Z-pin增强单搭接接头冲击试样。对比不同树脂体系Z-pin/层合板界面裂纹扩展,分别通过Z-pin拔脱试验和接头剪切试验研究Z-pin冲击后拔脱强度和单搭接接头冲击后剪切强度;结合有限元模拟和超声C扫描研究搭接面分层损伤情况。结果表明,相同冲击能量下,环氧Z-pin/环氧层合板界面抗冲击性更强,冲击能量越大,裂纹扩展越显著;Z-pin增强树脂基复合材料显著减小分层损伤面积,提高冲击后剪切强度,体积分数为1.5%、直径为0.5mm的Z-pin增强层合板分层损伤面积仅为40%,冲击后剪切强度的下降率仅为24.89%。随着Z-pin体积分数增加,搭接面损伤面积逐渐减小,冲击后剪切强度先增加后降低;随着Z-pin直径增加,层间损伤面积增加,冲击后剪切强度逐渐降低。Z-pin增强接头分层损伤模型模拟结果与试验结果基本吻合。      

低烟耐烧蚀聚氨酯弹性体力学性能的研究

以1,6-六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、聚氧化丙烯多元醇(PPG)、3,3/-二氯-4,4/-二氨基二苯甲烷(MOCA)为原料合成了聚氨酯弹性体,并进一步将消烟耐烧蚀反应型填料填充其中制得低烟耐烧蚀聚氨酯弹性材料。系统的研究了软段含量、交联度对产物力学性能的影响。结果表明:随软段长度的增加,HDI型聚醚弹性体的拉伸强度、邵氏硬度和回弹率降低,扯断伸长率增加;随着交联度的增加其扯断伸长率、邵氏硬度降低,拉伸强度则先降低后增加,回弹率却大幅增加。同时研究结果表明填充消烟耐烧蚀反应型填料的HDI型聚醚弹性体不仅具有优异的力学性能,还具有优异的低烟耐烧蚀性能。