形貌和空间对PAEK增韧BMI树脂及其碳纤维复合材料层压板韧性和冲击损伤阻抗的影响(英文)

通过对热塑性树脂PAEK增韧BMI树脂的玻璃化转变行为,相形貌和断裂韧性,以及对采用"离位"概念增韧的T700/BMI复合材料的层间形貌及其冲击后压缩强度(CAI)的分析,研究了微结构-性能之间的关系,发现特征相分离形貌随着PAEK的含量而变化。特别探索了PAEK-BMI复相体系的相形貌与断裂韧性之间的关系,得到的断裂机理解释了复合材料层压板的分层和冲击损伤行为。有关"离位"增韧的机理、以及扩散控制的相行为等还需要继续研究。     

EP-PI及BMI-PES的反应诱导相分离

研究了EP/PI和BMI/PES两种TS/TP共混体系的反应诱导相分离过程及形貌结构。采用相差显微镜原位研究了反应诱导相分离的过程,发现分相初期形成了均匀的相结构;随着相分离的发展,一定浓度区域样品中的双连续结构经过演化发展,分相后期样品内部与边缘的形貌不一致。通过对固化后样品断面的SEM观察,发现在TP浓度很低时形成海岛结构,当TP浓度稍高,样品形成了核壳结构,在样品边缘和与基板接触的上下等外侧形成了TS的富集区,只有极少量的TP分散颗粒存在;在样品的中间,TS和TP形成双连续结构,其中TP富集相具有细丝状的网络特征。分析认为,EP和BMI为热固性树脂,初始样品为小分子,在反应开始时表现为流体,为快组分;PI和PES为典型的热塑性聚合物,它们的黏弹性特征随着相分离的发展越来越显著,即Tg以下为玻璃态,Tg以上表现出弹性、黏弹性特征,为慢组分。在反应分相过程中,由于TP富集相缠结网络的松弛慢于相分离的速度,因此TP富集相网络的整体收缩不可避免,在TP与TS动力学极不对称的作用之下,初始均匀的双连续结构最终发展为核壳结构。     

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂相结构与热性能

利用SEM、DMA和TGA研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂微观相结构对热性能的影响。结果显示:BMI/PES复相树脂体系发生了相分离现象,当PES添加量达到15 phr时,复相树脂体系中产生了相反转结构,富BMI颗粒相被富PES相紧密包裹;相比于纯BMI树脂,BMI/PES复相树脂中归属于富BMI相的玻璃化转变温度T_g升高;BMI/PES-5复相树脂中只有一个T_g,其起始模量降低对应的温度升高;随着PES添加量增大,BMI/PES复相树脂高温塑性行为更加明显;由于PES与BMI间良好的界面作用及富PES相的热防护作用,BMI/PES复相树脂的最大热失重温度和残炭率均得到显著增大;树脂体系在氮气氛围中的耐热性要优于空气氛围。     

T800/5228A 层合板I 型断裂韧性优化

冷场发射扫描电镜表明,固化5228A/ PAEK 共混体系发生了反应诱导相分离,相形貌依次经历
了海岛-双连续-相反转的演化过程; DMA 试验表明,PAEK 的引入对5228A 基体树脂Tg 略有影响,但基本不
会改变原有树脂体系的使用温度;T800/5228A 经韧化后,在层间内形成了典型的相反转结构,裂纹扩展路径呈
现出波纹状,明显区别于原有的光滑平直裂纹路径,玉型层间断裂韧度(GIC)大幅度提高。     

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂固化中相形貌与化学流变性能

采用非等温动态差示量热扫描法(DSC)研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂体系的固化特性,利用SEM观察微观相结构,利用旋转流变仪考察BMI/PES复相体系的化学流变性能,探讨相分离与流变性能的关系。结果表明:随着升温速率增大,BMI/PES-25树脂固化反应速率加快,固化特征温度均向高温移动,但固化热焓基本不变。化学流变性能显示,树脂黏度随温度升高首先保持恒定(110～150℃),接着快速增长;体系中PES添加量越大,其对应低黏度的温度区间越宽;在180～200℃的温度区间内,BMI/PES-25树脂体系的黏度发生了一次明显降低,这种现象可能反映了树脂微观相结构经历了由双连续向相反转的演变;BMI/PES-20复相体系的黏度在190～200℃的温度区间内,没有发生明显变化,超过200℃,黏度随温度快速增长;其余BMI/PES复相体系在180℃以上,黏度随温度快速增大;SEM结果表明,BMI/PES-20、BMI/PES-15、BMI/PES-10及BMI/PES-5复相树脂在180～200℃温度区间仅发生了相结构的熟化。     

PAEK增韧LP-15聚酰亚胺树脂体系性能研究

选用了高性能的热塑性聚合物PAEK对LP-15聚酰亚胺进行增韧,研究了在不同含量下PAEK对LP-15聚酰亚胺性能的影响.实验结果表明,两者共混后,树脂体系保持了较高的玻璃化转变温度(Tg),而冲击强度和弯曲强度也得到了明显的提高.同时,以LP-15/PAEK为基体的复合材料在抗冲击性能方面亦有了明显的改善.     

T800/5228A层合板Ⅰ型断裂韧性优化

冷场发射扫描电镜表明,固化5228A/PAEK共混体系发生了反应诱导相分了海岛-双连续-相反转的演化过程;DMA试验表明,PAEK的引入对5228A基体树脂T会改变原有树脂体系的使用温度;T800/5228A经韧化后,在层间内形成了典型的相反转结现出波纹状,明显区别于原有的光滑平直裂纹路径,Ⅰ型层间断裂韧度(GIC)大幅度提高.     

POE-g-MAH和PC协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变

研究马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE-g-MAH)和热塑性树脂(PC)协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变,借助扫描电镜(SEM)观察分析增韧体系的相形态和断口形貌,并对增韧机理进行探讨.结果表明,添加PC后,共混体系的脆韧转变在较低POE-g-MAH含量下发生.当PBT与PC质量配比为50/50时,共混物在POE-g-MAH含量为10%时获得超高韧性,达到78kJ/m2,同时拉伸强度达到52.5MPa.SEM分析认为,PC含量较高时,呈现极不规则的近似条状或片状的分散相结构,以及柔性界面层的存在是共混体系在较低弹性体含量下出现脆韧转变而获得高强韧性的主要机制.     

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料体系冲击后压缩强度研究

探讨了树脂基体、碳纤维增强体以及树脂基体 纤维的界面等对双马来酰亚胺 (简称双马 )树脂基复合材料冲击后压缩强度 (CAI)值的影响 ,指出降低树脂基体的交联密度和产生微观两相结构是提高碳纤维 /双马复合材料CAI值的两个典型方法。合适的树脂含量有利于保持复合材料体系较高的CAI值 ,采用高强高韧性的碳纤维可明显提高复合材料体系的CAI值。为获得较高的CAI值 ,保持合适的树脂基体 纤维界面性能也是必要的     

双马来酰亚胺改性酚醛型环氧树脂性能研究

采用双马来酰亚胺(BMI)改性酚醛型环氧树脂(F-51)/芳香胺(DAMI)固化体系。采用DSC,TGA和TMA等仪器考察BMI含量对改性体系的固化行为、力学性能及热稳定性的影响,并用扫描电镜(SEM)研究材料断面的形态结构。结果表明,随着体系中BMI比例的增加,体系固化放热峰向高温区移动,总反应热减小,BMI的加入可以提高材料的力学性能和热稳定性,改性后材料断裂面的形态呈现韧性断裂特征。     

EXPERIMENTAL STUDY ON PEK-C MODIFIED EPOXIES AND THE CARBON FIBER COMPOSITES FOR AEROSPACE APPLICATION

Epoxy(EP) resins have been widely used astraditional materials in aerospace applications dueto their relatively high stiffness and strength,goodthermal stability,excellent adhesion,and goodprocessabilities,particularly because thatthey havebeen toughened by incorporating rubber particlesand thermoplastic(TP) component into the resinsto form multi- component systems[1～ 5] .Comparedwith rubber modifiers,thermoplastics can improvethe epoxy toughness without sacrificing the ther-mal stabilities …     

环氧/聚砜共混体系粘弹特征研究

采用 DMA,TBA和动态粘弹谱仪等试验手段研究了聚砜增韧环氧 -双氰双胺共混体系的粘弹性,实验中用斜削双悬臂梁 ( TDCB)试样测定共混体系断裂韧性 GIC,并阐述两者的相互关系,试验结果表明 :环氧 /聚砜体系形成的韧性聚砜连续相以网膜包覆环氧固化球粒的“网膜 -球粒”结构,是使体系具有特殊的粘弹性特征的原因,并最终获得高韧性和良好的综合性能     

反应火焰喷涂Ti-Ni-C系陶瓷／金属复合涂层

以钛粉、镍粉和碳的前驱体(蔗糖)为原料通过前驱体碳化复合技术制备了Ti-Ni-C系反应喷涂复合粉末,并通过普通氧乙炔火焰喷涂技术成功制备了以TiC为增强相的陶瓷/金属复合涂层.采用XRD和SEM对喷涂粉末和涂层的相组成和显微组织结构进行了分析.研究结果表明:采用前驱体碳化复合技术制备的Ti-Ni-C系复合喷涂粉末有非常紧密的结构;可有效的解决反应喷涂过程中原料粉末分离的问题;喷涂所得到的陶瓷/金属复合涂层具有典型的热喷涂组织特征,其由原位合成的纳米级TiC颗粒分布于金属基体内部形成的复合强化片层组织和TiC和Ti2O3共生聚集片层交替叠加而成;涂层基体以Ni和Ni3Ti形式存在.     

热塑性树脂改性环氧基体配方研究

对热塑性树脂聚醚酮（ＰＥＫ）改性环氧体系进行了探索性研究,结果表明,Ｅ－５１／ＰＥＫ体系有一定增韧效果,且耐热性没有下降,并对该共混体系的微观结构进行分析,从理论上初步分析了该共混体系的机理。ＱＪ１＾＃环氧／ＰＥＫ共混体系中,ＰＥＫ树脂包裹环氧树脂球形颗粒形成了网络－球粒结构,这种结构有一定的增韧效果。     

QY8911双马来酰亚胺树脂韧性评定

 QY8911按高韧性兼顾抗湿热、良好工艺性为配方设计的基础。采用包括冲击后压缩等8种试验项目评定韧性,结果表明QY8911具有良好韧性,是先进复合材料基体树脂的良好候选者。     

纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响

为了研究纤维表面状态对C/C-SiC复合材料微观组织和相成分的影响,将T300碳纤维在氮气氛围中进行不同温度的热处理后,采用液硅熔渗法制备了C/C-SiC复合材料。采用光电子能谱(XPS)对纤维表面成分进行了分析。结果表明:未处理纤维表面具有较高的氧含量,随着热处理温度的升高,纤维表面氧含量逐渐降低,导致纤维表面含氧官能团数目减少。扫描电镜(SEM)观察发现:未处理纤维增强的C/C预制体,孔隙尺寸较大且孔隙率低;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,孔隙尺寸较小但孔隙率高。随后对C/C预制体进行液硅熔渗处理,并对熔渗反应过程分析发现:由未处理纤维增强的预制体,液硅熔渗反应主要受溶解-沉淀和界面限制的扩散反应过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体相分布规则且含量较低,同时含有较高的残留Si;而经1 500℃热处理纤维增强的预制体,熔渗反应则主要受溶解-沉淀过程控制,获得的C/C-SiC复合材料中SiC基体含量多且分布较均匀,残留Si含量较少。