湿热老化对高性能复合材料性能的影响

通过湿热老化试验(温度为85℃,湿度为95%),研究了T700纤维/环氧和F-12纤维/环氧两种复合材料力学性能、玻璃化转变温度、热失重随老化时间的变化。结果表明,经湿热老化后,两种复合材料的拉伸强度、拉伸模量和剪切强度具有不同的变化规律,复合材料的玻璃化转变温度有较明显地下降。两种复合材料湿热老化机理有明显的区别,T700纤维/环氧复合材料老化后的性能稳定性优于F-12纤维/环氧复合材料。     

PBO纤维自然老化与加速老化的相关性研究

研究了PBO纤维在户外自然暴晒实验中纤维强度和分子量的变化规律,发现PBO纤维在暴晒初期纤维强度下降较快,但随着老化时间的延长,纤维强度下降趋势逐渐变缓。此外,文章还对比研究了人工加速老化过程中纤维强度的下降规律,并以强度保持率为参照标准,分别从老化时间和总辐照能量两方面比较了2种老化实验的相关性和加速因子。研究发现,基于老化时间作为参照时,在老化的不同阶段,加速因子的变化较大;而基于总辐照能量作为参照时,在纤维强度降低到原始强度的64%之前,可较好地利用人工加速老化实验结果来预测其在户外环境下的老化失效行为。     

紫外光辐照对PBO纤维复合材料力学性能的影响

采用紫外光加速老化试验箱、材料试验机和DMA研究了紫外光辐照时间对PBO纤维复合材料性能的影响。研究结果表明:紫外光辐照导致PBO纤维复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及层间剪切强度出现了一定程度的下降,但对复合材料的模量影响较小;经紫外光辐照一定时间后,PBO纤维复合材料的耐热性和刚性均有所提高,随着辐照时间增加,复合材料的E′和E″向低温方向移动,表明复合材料的耐热性和刚性又开始下降。     

PBO纤维的紫外光老化及防老化研究

研究了PBO纤维的紫外光老化行为,并对PBO纤维的防光老化做了初步的研究.研究首次发现,PBO纤维的光降解过程可分为物理和化学2个阶段.物理阶段主要表现为纤维皮层结构缺陷的产生和发展,纤维强度缓慢下降;化学阶段表现为PBO大分子链的化学断链,纤维皮层和结晶结构遭到严重的破坏,纤维强度快速降低.另外,通过调整PBO纤维内...     

热老化对APMOC和PBO拉伸性能的影响

为研究热对阿莫斯（APMOC）和聚对亚苯基苯并双唑（PBO）力学行为的影响,用高温干燥箱在温度100,120,150℃下分别对两者进行热老化实验,并对老化试样进行单丝拉伸测试和拉伸断口的电镜扫描观察（SEM）。实验结果表明：PBO具有较APMOC更优的热稳定性,在实验温度范围内,PBO的性能基本不变;AP-MOC在温度100,120℃处理时性能有所增强;老化对两种纤维模量的影响均很小,而断裂伸长率均有所下降;SEM发现纤维失效形式由原纤化向脆性断裂转变,与其他芳纶老化情形一致。     

纳米TiO2涂覆法改善PBO纤维/环氧树脂界面剪切强度

采用溶胶凝胶涂覆法对PBO纤维进行表面改性,以提高PBO纤维与环氧树脂之间的界面剪切强度(IτFSS)。将PBO纤维用纳米二氧化钛溶胶进行涂覆处理,然后经过热处理,在纤维表面形成纳米粒子,增加纤维表面粗糙度,从而提高纤维与环氧树脂之间的IτFSS。通过对不同的涂覆处理条件进行了研究,并提出了纳米粒子对提高IτFSS的楔子效应机理。研究发现,当纳米二氧化钛溶胶中浸渍时间为3 min,热处理时间为4 min时,PBO纤维与环氧树脂基体的IτFSS最大,其IτFSS可提高56.4%。     

PBO/SWNT复合纤维的合成与性能

利用原位聚合法成功制备了聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)/单壁碳纳米管(SWNT)复合物,并用干喷湿纺法对聚合物进行了纺制.SWNT采用强氧化性酸处理,形成羧基化的单壁碳纳米管(SWNT-COOH).用拉曼光谱(Raman)、X射线光电子能谱(XPS)、强度测定、热重分析等分别对SWNT、PBO/SWNT复合纤维进行了表征.研究表明,碳纳米管经过酸处理后,表面含有较多的羟基和羧基官能团.PBO/SWNT复合纤维保持了PBO纤维的优异耐高温性能,纤维拉伸强度与同条件下PBO纤维相比提高了50%.     

纺丝工艺参数对初生PBO纤维性能的影响

采用干喷-湿法液晶纺丝技术制得初生PBO纤维,对纺丝原液浓度、纺丝温度、纺丝压力、拉伸比等几个主要工艺参数的选择进行了讨论,分析了这些工艺参数对初生PBO纤维性能的影响。研究结果表明,随着聚合物浓度的升高,PBO的分子量增大,制得纤维的拉伸强度增大;最佳纺丝温度为160~180℃;纺丝压力提高,有利于纺丝;拉伸比增大,有利于提高纤维的性能。     

纤维表面处理对单向C/SiC复合材料拉伸强度的影响

为改善纤维与基体的界面结合状态,提高C/SiC复合材料力学性能,对炭纤维采用1800℃高温处理、CVI沉积热解炭以及两者联合作用3种方法进行纤维表面处理,研究了表面处理对C/SiC单向复合材料力学性能的影响。结果表明,经过1800℃处理后的纤维表面粗糙度变大,表面沟槽加深,复合材料的拉伸强度是未经表面处理纤维复合材料拉伸强度的2.4倍;纤维表面沉积热解炭后表面粗糙度减弱,其拉伸强度是未经表面处理纤维复合材料的3.1倍;两者联合作用时纤维表面光滑,拉伸强度最高,达708 MPa。     

PBO纤维复合材料探索研究

简要概述了PBO纤维及其复合材料的应用,分别进行了PBO纤维／环氧复合材料干法、湿法缠绕成型的NOL环性能试验分析,并采用电晕表面处理方法对NOL环进行了试验研究;选用干法缠绕成型工艺进行了Ф150mm压力容器试验,初步结果表明,电晕处理效果不明显;Ф150mm压力容器的pV/Wc可达47．55km。     

PBO/BMI复合材料的霍尔推力器支架轻量化设计与力学性能研究

为提高霍尔推力器支架的轻量化水平与力学性能,突破传统金属材料在比刚度、导热及减重等方面的局限,对聚对苯撑苯并二噁唑纤维增强双马来酰亚胺树脂(PBO/BMI)复合材料的力学性能进行了研究,并分析其失效机理。基于该材料,开展了推力器支架的铺层优化设计与有限元仿真,采用模压成型工艺制备支架样件,并通过模态试验验证其动力学性能。结果表明:改性后复合材料经向压缩强度提升40.6%,层间剪切强度提升30.4%,高低温拉伸强度保留率优于未改性材料;霍尔推力器支架的实测质量仅为0.62 kg,较设计上限降低61.3%,组件一阶基频达49.9~123.0 Hz,满足≥40 Hz的设计要求,仿真与试验误差小于3%。上述研究结果验证了改性PBO/BMI复合材料在电推进结构轻量化中的应用可行性。     

某固体推进剂湿热老化模型

通过对常用失效物理模型的分析和总结,结合量子力学理论关于电子产品老化反应速率与环境温、湿度的关系,以推进剂力学性能参数为研究对象,建立了固体推进剂贮存使用寿命的湿热老化模型,并通过试验数据拟合得到具体的经验公式。该模型可作为湿热环境下固体火箭推进剂贮存使用寿命预估的理论依据,也可作为固体火箭发动机剩余寿命计算的参考模型。     

T-700/聚三唑树脂复合材料性能研究

热固性聚三唑树脂(PTA)具有突出的力学、热学性能,分子可设计性强,工艺性好,可与多种增强纤维复合制成高性能复合材料。通过浇注体研究了一种热固性PTA树脂的力学、热学性能,固化体系玻璃化温度接近200℃。采用扫描电镜(SEM)、单向板、NOL环等方法,对T-700炭纤维/PTA树脂复合材料性能及粘接界面进行了系统研究。结果表明,复合材料的拉伸、压缩性能与T-700炭纤维/E-51环氧树脂复合材料相当,剪切性能低20%~40%。通过SEM对复合材料粘接界面分析,破坏断面\"拔出\"纤维表面光滑,挂胶较少,界面粘接相对薄弱是影响复合材料性能的主要因素。     

不同截面炭纤维表面特性及其对复合材料界面粘接性能的影响

使用SEM、AFM、比表面积与孔体积测试分析仪(BET)和XPS对国产腰形截面炭纤维、圆形截面高强炭纤维和国外圆形截面T300炭纤维表面特性进行物理与化学表征与分析,并对炭纤维/环氧复合材料界面粘接性能进行了研究。表面形貌分析表明,腰形截面炭纤维比表面积大于圆形截面炭纤维,但其表面沟槽较圆形截面炭纤维浅。XPS分析表明,腰形截面炭纤维的表面活性略高于国产圆形截面炭纤维,但明显低于T300;界面剪切强度与层间剪切强度测试结果表明,腰形截面炭纤维/环氧复合材料的界面剪切强度和层间剪切强度均接近于T300/环氧复合材料,高于国产圆形截面炭纤维/环氧复合材料。     

纤维增强复合材料的界面裂纹分析

用界面裂纹接触区模型模拟界面缺陷,分析了碳纤维增强碳化硅复合材料界面裂纹尖端应力场的奇异性。由数值求解方法推导得出,减小界面缺陷尺寸或增加纤维与基体的弹性模量比,可以使该复合材料剪应力强度因子的水平值明显提高。实验结果证明了理论推导的正确性。     

聚对苯撑苯并双嗯唑（PBO）纤维制备及性能研究

采用4，6-二氨基间苯二酚（DAR）与对苯二甲酸（TPA）缩聚的方法制备PBO聚合物溶液，在180—200℃使聚合物形成液晶态，利用干喷湿纺制法制备纤维。采用DSC、Raman及XRD等方法对纤维进行表征。制备的纤维与商品纤维相比，具有相同的结构和热性能，但表面形貌和强度有差异；两种纤维具有6个相同的主要Raman光谱带，但制备纤维的峰面积较小。制备的PBO纤维热降解温度达650℃，热牵伸处理可使纤维的模量提高至240～300GPa。     

聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维制备及性能研究

采用4,6-二氨基间苯二酚(DAR)与对苯二甲酸(TPA)缩聚的方法制备PBO聚合物溶液,在180~200℃使聚合物形成液晶态,利用干喷湿纺制法制备纤维。采用DSC、Raman及XRD等方法对纤维进行表征。制备的纤维与商品纤维相比,具有相同的结构和热性能,但表面形貌和强度有差异;两种纤维具有6个相同的主要Raman光谱带,但制备纤维的峰面积较小。制备的PBO纤维热降解温度达650℃,热牵伸处理可使纤维的模量提高至240~300 GPa。     

炭纤维增强聚合物基复合材料的热氧老化机理

从基体、纤维和纤维/基体界面的角度,探讨了炭纤维增强聚合物基复合材料(CFRPMCs)的热氧老化机理。总结了纤维性能、纤维取向、纤维体积含量、织物结构、树脂性能、纤维/基体界面强度等因素对CFRPMCs热氧老化性能的影响规律,并简要分析了目前提高CFRPMCs热氧老化性能的方法。研究指出,立体织物增强的聚合物基复合材料能够很好地克服传统层合复合材料热氧老化后易分层的缺点,采用立体织物来增强聚合物,将会是今后提高CFRPMCs热氧稳定性的一个主要发展方向。