PAEK/BMI共混体系分相机理及其层状体系相形态的初步研究

采用原子力显微镜研究了PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理和层状体系固化后的相形态结构.通过AFM可以清楚地观察到,PAEK含量较低时,分相机理是成核-增长机理(Nucleation and Growth mechanism,简称NG),形成典型的海岛分相结构;随着PAEK含量的增加,分相机理变成旋节线相分离机理(Spinodal Decomposition,简称SD),形成了典型的双连续结构,随着PAEK的含量进一步增大,形成典型的相反转结构,SEM观察证实了AFM观察的相分离机理.同时共混物的冲击强度在PAEK含量为20phr时出现了一个峰值,此时共混体系的冲击强度提高了近2倍.通过SEM研究PAEK/双马来酰亚胺层状体系,发现PAEK膜与BMI相互接触的区域,由于相互扩散出现了类似共混体系的相形态结构,其中由于BMI的扩散能力较PAEK较强,发现在PAEK相出现大量BMI颗粒,这种结构对于提高双马来酰亚胺树脂的韧性非常有利,通过研究PAEK/双马来酰亚胺共混体系的分相机理及其层状结构的相形态结构,从而为PAEK膜"离位"增韧BMI树脂基复合材料打下基础.     

RTM聚酰亚胺复合材料“离位”增韧技术研究

研究"离位"增韧对RTM聚酰亚胺树脂基复合材料力学以及韧性性能的影响.结果表明:当增韧剂的含量为15wt%时,经"离位"增韧复合材料的室温层问剪切强度从97.9 MP8提高到110 MPa,而玻璃化转变温度和高温(288℃)复合材料层间剪切强度略有降低."离位"增韧后,PI-9731Es(F)/G0827复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性(GIC)从310J/m2提高到459J/m2.经电镜分析表明,主要是由于将热塑性聚酰亚胺"离位"增韧PI-9731制备复合材料时,可以在复合材料富树脂区形成相反转结构,在裂纹扩展的过程中,包覆热塑性聚酰亚胺的PI-9731粒子发生明显地取向和变形.     

聚醚砜改性Cf / BMI 复合材料的制备与性能

基于“离位”增韧技术,将“离位”增韧剂聚醚砜(PES)均匀地附载在碳纤维织物上,采用RTM 工 艺制备了Cf / BMI 复合材料(U3160/6421),通过低速冲击、DMA、SEM 和基本力学性能测试分析,研究了PES 对U3160/6421 复合材料性能的影响。结果表明,采用PES 附载的ES-Fabric 织物制备的复合材料具有良好的 增韧效果,其CAI 值提高了85%。由于PES 的加入,在复合材料层间出现了PES 和树脂BMI6421 的相反转结 构,改善了复合材料的损伤阻抗,提高了复合材料的损伤容限,并且“离位”层间增韧对复合材料的力学性能影 响不大。     

T700／氰酸酯／环氧树脂复合材料的“离位”增韧

针对氰酸酯采用环氧树脂进行改性研究,对该体系的流变性能与DMA进行分析,并对浇注体的力学性能进行了研究.以聚砜作为增韧剂,采用"离位"增韧技术,制备复合材料层压板,测试了复合材料的力学性能与冲击后压缩强度(CAI),对微观增韧机理进行了研究.结果表明,在40℃时,氰酸酯/环氧树脂体系有较长的工艺适用期,很好的工艺操作性.Tg为200℃时,浇注体的力学性能优良.采用热塑性树脂作为"离位"增韧层,体系出现了相反转结构,具有较好的增韧效果,复合材料的CAI值从180 MPa增加到260 MPa,对复合材料的力学性能没有影响.     

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.     

CNT树脂基复合材料断裂韧性的优化设计

与碳纤维相比,碳纳米管（CNT）具有更高的力学性能和更低的密度,是理想的树脂基复合材料增强相,在航空航天领域具有广阔应用前景。提出一套CNT树脂基复合材料单边缺口弯曲（SENB）试件制备工艺以及微纳观结构和参数的测量方法。采用不同长度的多壁碳纳米管和不同时长的臭氧处理,制备出SENB试件进行断裂韧性实验,定量分析微纳观参数界面长度和C—C键密度对宏观断裂韧性的影响,提出断裂韧性优化方案。研究结果表明：界面C—C键密度和臭氧处理时间呈线性关系;相对增韧率随着臭氧处理时间先大幅增加后大幅下降,即存在临界界面C—C键密度使得复合材料的相对增韧率最大;弱界面的相对增韧率随着界面长度先大幅增加后略微下降;强界面的相对增韧率随着界面长度先大幅增加后大幅下降;当断面的CNT拔出和拔断的占比相近（即复合材料失效形式从CNT拔出转变为拔断）时断裂韧性最大。     

T800/5228A 复合材料层间增韧改性

针对T800/5228A复合材料体系,采用改性聚芳醚酮(PAEK)增韧膜进行层间韧化,设计T800/5228E材料体系。冷场发射扫描电镜显示,T800/5228E层间具有富5228A/富PAEK双连续相结构。张开(Ⅰ)型与剪切(Ⅱ)型韧性试验表明,相比于T800/522A,T800/5228E的GIC与GIIC数值分别提高了68.01%与30.97%,破坏断面显示"钉铆"效应,大量微裂纹以及富PAEK相塑性变形可能主导了上述增韧效果,而张开(Ⅰ)型相比于剪切(Ⅱ)型破坏模式更有利于提供富PAEK组分塑性变形空间则可能是GIC改善效果更佳的缘由。     

树脂基复合材料增韧的新途径——相迁移增韧技术

对复合材料常用增韧技术的特点进行了综合分析,在此基础上提出了一种全新的树脂基复合材料增韧技术——相迁移增韧,在大幅提高复合材料韧性的同时,又保持了预浸料良好的工艺性,经在环氧和双马复合材料体系中的工程化应用,表明相迁移增韧技术是树脂基复合材料增韧的一个有效途径。     

Nb-10Si合金室温断裂韧性研究

利用真空电弧熔炼制备了处于亚共晶区的Nb-10Si-xMo(x=5,15)复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了在1200℃退火100h后复合材料的微观组织形貌、相组成和断口形貌,并测定了Nb-10Si-Mo复合材料的显微硬度。用单边切口悬臂梁法(SENB)研究了加入合金元素后复合材料室温韧性的变化。深入分析了合金元素对材料韧性相变形行为和复合材料室温断裂韧性的影响。     

航空结构用环氧树脂基复合材料增韧技术的工艺研究

采用“离位”增韧技术对NY9200G／T300环氧树脂体系复合材料进行增韧,通过试验,将其与增韧前性能进行比较,结果表明：经过“离位”技术增韧,在基本保持NY9200G／T300复合材料力学性能和工艺性能的同时,大幅度地提高了该复合材料的韧性。     

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。     

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.     

几种碳纤维/双马树脂复合材料湿热特性实验研究

 针对碳纤维/双马树脂体系,研究了不同湿热条件、不同碳纤维种类和预浸料制备方法下复合材料层板的湿热特性,通过考察吸湿量、动态力学性能、弯曲性能及其断口形貌等方面分析了各因素对复合材料吸湿特性的影响规律。结果表明,在实验范围内不同湿热条件下水分主要引起复合材料发生了物理变化,而没有发生明显的化学变化;国产T300级碳纤维复合材料湿热性能偏低,这与其界面粘结性能较弱有一致性;与干法预浸料相比,湿法预浸料制备的复合材料层板湿热性能明显偏低,说明溶剂对双马树脂复合材料的界面性能和吸湿性有重要影响。     

两种中温固化胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能研究

研究了SY 2 4B胶膜和SY H2糊状胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能。SY 2 4B胶膜和SY H2糊状胶粘剂同为中温固化的结构胶粘剂 ,SY 2 4B胶膜采用橡胶增韧 ,SY H2糊状胶粘剂采用热塑性树脂增韧。SY 2 4B胶膜虽然具有优异的韧性 ,但SY H2糊状胶粘剂的剪切疲劳和蠕变性能优于SY 2 4B胶膜 ,这与增韧剂种类与胶层厚度有一定关系。温度、应力和时间也是影响蠕变量的重要因素     

复合材料韧性评定的新方法关于损伤阻抗性能的研究

从复合材料结构设计的角度，指出了目前在韧性复合材料评定技术中存在的问题，特别是指出了用冲击后压缩强度值作为判别复合材料韧性的缺点，提出了应采用损伤阻抗和损伤容限共同评定复合材料韧性的观点。对7种不同韧性的复合材料进行了冲击与静压痕等试验，在对试验数据分析的基础上，确定了对损伤阻抗最敏感的损伤参数，提出了描述损伤阻抗的物理量和测试方法。     

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。     

Defect suppression mechanism of ultrasonic vibration-assisted drilling carbon fiber/bismaleimide composite

Ultrasonic vibration-assisted drilling (UVAD) has recently been successfully applied in the drilling of carbon fiber reinforced polymer/plastic (CFRP) due to its high reliability. Multiple defects have been observed in the CFRP drilling process which negatively affects the quality of the hole. The carbon fiber/bismaleimide (BMI) composites is an advanced kind of CFRPs with greater strength and heat resistance, having been rapidly applied in lightweight and high temperature resistant structures in the aerospace field. To suppress the defect during the drilling of carbon fiber/BMI composites, it is necessary to comprehensively understand the defect formation and suppression mechanism at different positions. In this study, the defects formation in both conventional drilling (CD) and UVAD were observed and analyzed. The variation trend in the defect factor and thrust force with the spindle speed and feed rate were acquired. The results revealed that the UVAD could significantly enhance the hole’s quality with no delamination and burr. Meanwhile, the defect suppression mechanism and thrust force in UVAD were analyzed and verified, where the method of rod chip removal affected the exit defect formation. In summary, UVAD can be considered a promising and competitive technique for drilling carbon fiber/BMI composites.     

氧化物陶瓷的微波烧结

利用自行研制的微波烧结装置，进行了氧化锆（Ｙ－ＴＺＰ）、氧化锆增韧氧化铝（ＺＴＡ）和氧化铝陶瓷的微波烧结实验研究。重点讨论了烧结温度、保温时间对烧结密度的影响。另外，还从烧结工艺、烧结结果等方面与常规烧结方法进行了比较。