环境作用下的聚合物基复合材料性能研究进展及主要问题

综述了环境因素作用下聚合物基复合材料性能研究近年来的成果。分析总结了环境因素对复合材料的作用机理及对复合材料力学性能的影响;详细阐述了几种涉及环境作用的聚合物基复合材料腐蚀寿命预测模型;最后提出了存在的主要问题及今后的发展趋势。     

新型耐温导电性高分子复合材料的研究

酚酞型聚芳醚砜是一种高性能工程塑料,由它与碳纤维和炭黑复合制成的导电复合材料具有优良的导电性能和耐热性能。本文对这种复合材料的组成与电阻率关系、阻温关系、伏安特性及电热特性等基本的电学性能进行了探讨。     

双酚A型氰酸酯/端羧基丁腈橡胶共混物的制备工艺和性能

采用液体端羧基丁腈橡胶(CTBN)与氰酸酯树脂(BCE)共混以改善氰酸酯树脂的韧性,利用凝胶时间法、示差扫描量热法(DSC)和傅立叶红外光谱法(FTIR)确定BCE/CTBN的固化工艺,通过透射电子显微镜对微相结构进行了分析,研究了不同制备工艺对改性后树脂体系微相结构和力学性能的影响规律。结果表明,分别采用固化前对BEC/CTBN施加高速剪切力和预聚氰酸酯的方法可有效解决CTBN增韧BCE树脂中存在的宏观相分离问题;施加高速剪切力后,体系(每100份BCE中含10份CTBN)冲击韧性可达到14.4kJ·m^-2,比改性前(冲击韧性为6.0kJ·m^-2)提高了140%;预聚氰酸酯后,体系冲击韧性可达到12.1kJ·m^-2,比改性前提高了102%。研究还发现,工艺改进后,共混体系中以分散相存在的CTBN粒子形成胞状结构,这些含有包埋物的胞状CTBN颗粒有利于提高BCE树脂基体的韧性和强度。     

锂离子电池单离子导体聚合物电解质研究进展

锂离子电池在3C电子产品和动力汽车电池行业广泛应用,在航天电源领域也展现出一定的前景。单离子导体是基本仅由参与电化学反应的锂离子迁移的电解质体系,解决传统锂离子电池液态电解质存在的副反应和阴离子的浓差极化等问题,改善电池的库伦效率和循环寿命。研究者们发展了多种类型的单离子导体电解质。本文总结了近5年来不同阴离子类型的单离子导体聚合物电解质合成策略以及分子动力学模拟计算的最新进展。     

复合材料孔隙超声反射法和穿透法检测对比分析

采用超声反射法和超声穿透法对碳纤维增强树脂基复合材料层压板进行孔隙缺陷检测与孔隙率数值评估。通过工艺偏离的方法制备不同孔隙级差的检测试样,采用超声反射法与超声穿透法对该批试样进行检测,得到不同级差孔隙缺陷对应的超声检测波形和成像检测结果,并基于声波衰减幅度对孔隙率进行量化评估。结果表明:孔隙率在0.0%~3.0%之间时,两种超声检测方法的评估结果相吻合,超声反射法对微米级孔隙缺陷或低孔隙级差具备更高的检测灵敏度;超声穿透法对高孔隙率级差或大厚度或高衰减材料的复合材料制件提供更高的超声穿透能力。     

ATP/BPS交联体合成及性能研究

以丁二酸和丙炔醇为原料,合成出了丁二酸双丙炔醇酯( BPS),借助于叠氮基与炔基叁键之间的1,3-偶极环加成反应,完成了对叠氮粘合剂ATP 的交联固化。由于异氰脲酸酯基团的引入, ATP 基聚三唑交联体力学性能明显优于GAP基聚三唑。在研究的范围内,常温抗拉强度为0.792~2.05 MPa,延伸率为90%~70%。其中,90.27%ATP/9.73%BPS配方具有较好的综合性能。     

CFRP曲面铣削力及加工缺陷研究

碳纤维增强复合材料(Carbon fiber reinforced polymer,CFRP)曲面结构不断变化的工件倾角使得在加工过程中易产生分层、毛刺等缺陷。为研究工件倾角对CFRP曲面结构可加工性的影响规律,采用金刚石涂层铣刀对不同倾角下CFRP叠层平板结构进行顺铣加工试验,对不同坐标系下的铣削力和加工侧面、表面缺陷进行了研究。研究结果表明,随工件倾角的增大,水平方向上每齿所切材料平均厚度与截面积均减小,等效轴向切深逐渐增大,但是每齿去除材料体积保持不变。机床坐标系下的铣削力几乎不随工件倾角的变化而变化。而在工件坐标系下,铣削力沿工件厚度方向逐渐增大,沿工件长度方向逐渐减小。同时随着工件倾角的增大,侧面表层分层缺陷不断加重,纤维束发生弯曲,裂纹沿纤维方向逐渐扩展至表层内部,加工表面遭受破坏铺层数量也同样增加。     

飞灰空心微珠/聚丙烯复合材料的弹性模量预测

基于三相球自洽模型和Mori-Tanaka方法,首先给出了计算含多相球形空心夹杂复合材料有效体积模量和有效剪切模量的一般公式,然后计算了飞灰空心微珠/聚丙烯复合材料的有效弹性模量随微珠含量及尺寸的变化规律.计算结果与实验结果吻合良好,表明:对于给定种类的空心微珠,微珠的含量及其大小是决定复合材料弹性模量的主要因素,微珠内压对复合材料弹性模量的影响可忽略不计.     

基于碳纳米纸的CFRP制孔质量控制

进行了钻削预埋碳纳米纸薄膜传感器碳纤维复合材料的试验,钻削结果采用超声波扫描显微镜进行检测.试验结果表明:层间预埋碳纳米纸,可以实时监测钻头位置,根据钻头位置改变进给率,实现对制孔质量的精确控制.采用ABAQUS对试验方案进行模拟仿真,模拟的结果与试验结果很好地吻合,证明了该方法的有效性.     

海洋环境下三电极的电偶腐蚀仿真

为研究三电极的电偶腐蚀行为,测量了CF8611/AC531复合材料（CFRP）、7B04-T74铝合金（7B04）和镀锌30CrMnSiA钢（GSB）的极化曲线;开展了搭接件在模拟海洋环境下的全浸试验;设计了圆形三电极,推导了稳态腐蚀场和参数化扫描方程,建立了三电极和搭接件的电偶腐蚀模型。结果表明:稳态腐蚀场中的电势分布符合Laplace方程;电位最高的CFRP为阴极,最低的GSB为阳极,中间的7B04阴/阳极角色会随某一电极面积变化而转变,给出了转变的临界面积比,各电极表面电偶电流服从指数分布,相关系数近于1,拟合精度高;在搭接件中,搭接区电位和电流密度最高,并向两端对称递减,7B04和GSB均为阳极,电流密度分别提高约210倍和328倍,电偶腐蚀效应显著;搭接区7B04板全面腐蚀,厚度损失约1.011%;仿真所得点蚀敏感区宽度范围为3.9~7.6mm,实测所得宽度范围为4.667~8.872mm,二者范围、形状及变化规律吻合较好,表明模型有效、可靠。