T700/PEEK热塑性自动铺放预浸纱制备质量控制及性能研究

为满足高性能热塑性复合材料自动铺丝（AFP）成型工艺的原材料需求,研究了粉末悬浮法浸渍制备T700/PEEK预浸纱关键工艺参数及预浸料性能,分析聚醚醚酮PEEK浸渍连续碳纤维过程中不同工艺参数（悬浊液浓度、超声功率、张力、牵引速率、浸渍温度、辊压温度及压辊间隙）对预浸纱质量的影响规律,利用扫描电子显微镜（SEM）观察T700/PEEK预浸纱内部孔隙率及界面结合状态,将粉末悬浮法制备的T700/PEEK预浸纱模压制备了热塑性复合材料单向层合板试样,并测试了其热塑性复合材料层间剪切强度和拉伸强度。研究结果表明：预浸纱含胶量与粉末悬浮液浓度变化线性正相关,且随超声功率的增大而升高;浸渍过程中伴随温度的升高以及牵引速率的减小,预浸纱宽度变小、孔隙率降低,随着张力的增大,预浸纱宽度增大、孔隙率降低;辊压成型过程中随着温度的提高以及压辊间隙的减小,预浸纱宽度增大、孔隙率降低。综合考虑各工艺参数的影响规律,获得优化的热塑性预浸纱制备工艺参数：浸渍温度为360~370℃,辊压温度为330℃,压辊间隙为0.1 mm,牵引速率为15~20 mm/s,张力为7 N。扫描电镜结果显示树脂与纤维界面结合紧密,复合材料的孔隙率可降低至1.8%,复合材料层间剪切强度为73.43 MPa,纵向拉伸强度达1.71 GPa。     

环氧树脂耐电子辐照性能

研究了电子辐照对几种4,4’-二氨基二苯甲烷固化的环氧树脂造成的破坏效应.结果表明:在1.4 MeV电子辐照时,环氧树脂会变色、失重、开裂,同时力学性能下降.实验结果表明:双酚A二缩水甘油醚(DGEBA),N,N,N’,N’-四缩水甘油基-4,4’-二氨基二苯甲烷(TGDDM),对氨基苯酚三缩水甘油环氧树脂(TGPAP),DGEBA/TGDDM和DGEBA/TGPAP共混物均能承受106 Gy的吸收剂量.而DGEBA/TGPAP共混物,能承受107 Gy的吸收剂量.环氧树脂抗辐照性能的次序为DGEBA/TGPAP＞ DGEBA/TGDDM ＞TGPAP≈TGDDM＞DGEBA.环氧树脂经电子辐照后压缩模量增加,表明在辐照效应中交联机理占主导,DMA和DSC分析也证实了这一点.     

短纤维增强热塑性树脂复合材料断裂机理研究

测定了两种短碳纤维(CF)增强热塑性树脂复合材料(CF/PPS和CF/PES-C)的抗拉强度(σ_y)、杨氏模量(E)反断裂韧性(K_(IC)等性能随碳纤维体积分数(0～40vol％)的变化。杨氏模量随CF含量增加而线性增加,Krenchel系数为0.05。σ_y和K_(IC)随CF增多而增大,在25vol％处出现峰值。根据裂纹钉扎模型,结合对负载-位移曲线及断口形貌,着重从界面结合力特征进行分析;计算得两种复合材料的等效裂纹张力分別为26kJ/m和2.1kJ/m。     

复合材料热压成型过程环氧树脂流变特性研究

针对复合材料热压成型过程的工艺特点,以环氧618/2E4MZ及环氧618/DDS体系为研究对象,通过测试DSC曲线、η T曲线、η γ曲线及计算不同升温速率下的流动活化能,得到温度、升温速率、剪切速率对体系黏度的影响规律。在大量实验研究基础上,利用具有可操作性的固化工艺参数(dT/dt)表征了阿累尼乌斯方程中的流动活化能、指前因子及幂律方程中的黏度系数,确定了两种树脂体系黏度平台区、下降区的黏度方程。当树脂体系一定时,所建立的黏度方程描述了树脂黏度下降区及黏度平台区的黏度变化规律,为复合材料热压成型树脂流变过程的模拟研究提供了参考依据。     

苯酚-淀粉树脂的合成与性能

介绍了以苯酚、淀粉为原料,在硫酸的催化下,经缩聚一步合成一种新型苯酚 淀粉树脂,表征了合成反应机理与树脂结构,探讨了催化剂用量、工艺参数(总反应时间、最高反应温度)、投料比(苯酚 淀粉)对产物的影响,确定了典型的原料配方、合成工艺路线与工艺参数,进行了性能和效益优势分析。结果表明,苯酚 淀粉树脂属于热塑性酚醛树脂,其性能与热塑性苯酚 甲醛树脂相似,特别是具有很好的耐热性,而且经济和环境效益优势明显。     

E-44环氧树脂体系流变特性研究

以GA327改性芳胺为固化剂,对应用于RTM工艺的E-44环氧树脂体系的流变特性进行了研究。在黏度实验和DSC热分析实验的基础上,依据双阿累尼乌斯方程建立了与实验数据较为吻合的流变模型。结果表明:E-44/GA327体系在60~85℃内黏度低于800mPa·s,且低黏度保持时间大于20min,在75~85℃内黏度低于300mPa·s的时间可达10min。所得到的模型可揭示树脂在不同工艺条件下的黏度变化规律,定量预报树脂的低黏度平台工艺窗口,为该树脂RTM工艺窗口的确定以及RTM工艺参数优化提供科学依据。     

近红外漫反射光谱技术在预浸布质量指标在线测定中的应用

采用近红外漫反射光谱技术对高硅氧/酚醛预浸布的树脂含量、挥发分含量和预固化度等质量指标进行了在线测定。利用偏最小二乘法所建立的树脂含量、挥发分含量和预固化度模型的决定系数R2分别为99.20、99.14和99.11,交叉验证均方差RMSECV分别为0.298、0.144和0.124。利用外部验证集,对模型进行t-检验,在给定显著性水平0.05的情况下,近红外的测定结果和标准方法的测定结果对比,两者不存在显著性差异。该方法在预浸布生产线的应用,为其生产过程中的质量控制提供了一种有效的分析手段。     

含硅芳炔树脂改性氰酸酯树脂的性能

将双酚E型氰酸酯(BEDCy)与含硅芳炔树脂(PSA)用溶液共混的方法制备了共混树脂(BEDCy/PSA);通过DSC和原位红外研究了共混树脂的固化反应,使用TGA和DMA表征了树脂的耐热性能;还考察了共混树脂的介电性能和力学性能。结果表明,PSA树脂能够降低BEDCy树脂的固化温度;随着PSA树脂的添加,氮气和空气氛围下共混树脂固化物的T_d~5高于450℃,800℃的残留率分别在80%和19%以上;PSA树脂可以降低BEDCy树脂的介电常数和介电损耗。     

有机硅材料用于冲压发动机绝热层的研究

介绍了以硅树脂作为冲压发动机绝热层的基体材料,以YJ 短纤维或纤维织物作为增强材料的两 种绝热层配方的烧蚀性能。考察了YJ 短纤维的含量、硅树脂/ 纤维织物的质量配比对绝热层烧蚀率和工艺性 能的影响。结果表明:YJ 短纤维为4 份时,硅树脂/ YJ 短纤维/ 氧化锆配方的烧蚀与工艺的综合性能最佳,而 硅树脂与纤维织物的质量配比为1. 1 ∶1 时,硅树脂/ 纤维织物配方的氧乙炔烧蚀率最小,仅为15. 2 μm/ s。20 s 缩比发动机地面试验结果表明,两种配方绝热层均对冲压发动机实施了有效热防护。     

不同黏度树脂基复合材料软模成型设计与缺陷控制

根据碳纤维表面形貌与两种环氧树脂黏度特性,确定复合材料合适的固化压力。针对两种环氧树脂的黏度差异,比较膨胀压力设计及固化工艺优化方法。结果表明:高黏度环氧树脂体系的软模膨胀成型工艺适应性更好,固化周期缩短13. 6%,凝胶压力设计温度(135±5)℃能够保证产品内部质量,固化温度(170±5)℃降低产品变形风险,支撑梁构件缺陷比例0. 5%,满足航天结构复合材料质量控制新常态的要求。