复合材料科学与工程

宋秋香, 关晓方, 贾智源

2015, 0(3): 5-10.

摘要 ( 45 )

PDF (1405KB) ( 87 )

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研究了一种可用两种固化剂RIMH 037和RIMH 038的环氧树脂体系的化学流变特性和放热特性,对固化剂混合比例不同的6个环氧树脂体系进行等温粘度测试和实际放热性能分析,根据对等温粘度曲线的数据拟合分析,建立预测模型,与实际工艺结合分析。在两种固化剂比例不变时,升高温度,树脂体系的适用期均先升高后降低,35℃时适用期最长;在同一温度下,两种固化剂混合使用,增加固化剂RIMH 038的混合比例,该树脂体系的适用期变化规律不明显;实际放热测试显示环氧树脂体系的适用期变化规律与流变分析结果一致。

反应型含磷阻燃剂对不饱和树脂阻燃性能的研究

程刘峰, 王钧, 刘伟

2015, 0(3): 11-14.

摘要 ( 62 )

PDF (1015KB) ( 68 )

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本文以羟乙基甲基丙烯酸酯磷酸酯(HEMAP)作为不饱和树脂的反应型含磷阻燃剂,研究其对不饱和树脂阻燃性能的影响。当不饱和树脂加入5份HEMAP后,固化物的极限氧指数为32.5。热重分析结果表明,当不饱和树脂加入HEMAP量从0增加到20份时,氮气下10%失重温度和最大分解温度明显降低,P-O-C键的提前分解产生磷酸类物质,有效阻止了不饱和树脂的进一步分解,800℃残炭率从3.8%提高到31.4%;空气下500℃下初级残炭率从20.6%提高到46.3%。用动态热机械分析仪测试了树脂浇铸体损耗因子,得到树脂体系的玻璃化转变温度,加入5份HEMAP后树脂体系的Tg从120.9℃提高到122℃。

洋麻/芳纶混纺织物增强复合材料的力学性能研究

王春红, 贾瑞婷, 白肃跃, 徐磊

2015, 0(3): 15-19.

摘要 ( 43 )

PDF (2138KB) ( 66 )

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为了探究四种洋麻/芳纶不同混纺比对其混纺织物增强复合材料力学性能的影响,对以环氧树脂为基体,精细化处理的洋麻和对位芳纶不同混纺比机织物为增强体的复合材料进行力学性能测试,并对洋麻纤维扫描电子显微镜(SEM)及傅里叶红外光谱(FTIR)测试分析纤维表面粗糙度及极性变化,从而来分析力学测试结果。结果表明,洋麻/芳纶30/70混纺织物增强复合材料弯曲强度最高,为248.81MPa,弯曲模量为12.91GPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,分别提高4.9%和7.1%;而洋麻/芳纶20/80混纺织物增强复合材料剪切强度最高,为24.58MPa,与纯芳纶织物增强复合材料相比,提高18.6%。SEM及FTIR表明洋麻纤维精细化处理后,纤维表面粗糙度增加,极性降低,提高了增强体与树脂的界面结合力,从而改善了复合材料的弯曲、剪切性能。

基于ANSYS的纤维缠绕复合材料传动轴的优化

种海锋, 何钦象, 祖磊

2015, 0(3): 20-25.

摘要 ( 63 )

PDF (1578KB) ( 33 )

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近年来,随着汽车轻量化概念的深入人心,碳纤维复合材料(CFRP)在汽车制造领域应用范围不断扩大。而汽车传动轴是汽车中非常重要的部件,采用复合材料对其进行设计无论是对理论研究还是对工程应用,以及对环境和提升国内汽车制造工业的转型升级,都具有十分重要的意义和巨大的经济价值。本文首先建立传动轴的有限元模型,其次以传动轴的缠绕角度、缠绕层数、缠绕厚度为基本因素,采用ANSYS中的参数化设计语言,分别应用零阶优化方法和一阶优化方法对传动轴进行优化设计,使其缠绕角度和缠绕厚度更加合理。结果表明,本文优化方法可使传动轴满足轻质、高强的工程设计要求。

改性咪唑/环氧固化体系研究

刘图远, 王钧, 沈辉, 胡艳志

2015, 0(3): 26-30.

摘要 ( 35 )

PDF (1037KB) ( 48 )

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本文利用DSC研究了改性咪唑/环氧树脂的固化反应动力学方程,借助DSC和DMA研究了不同改性咪唑含量对固化反应和树脂玻璃化转变温度的影响,同时利用红外分析对其反应机理进行了探究。结果表明,改性咪唑/环氧树脂固化体系的表观活化能Ea为60.21kJ/mol,频率因子A为2.459×10⁷s^-1;改性咪唑/环氧固化物的Tg随改性咪唑用量先增加后降低,当用量为4%时达到最大值163.3℃;改性咪唑在固化过程中存在解封反应及异氰酸酯和羟基的氨酯化反应。

玻璃钢埋地双壁储油罐的有限元分析

刘永, 刘卫生, 南洋, 张婷

2015, 0(3): 31-34.

摘要 ( 46 )

PDF (3852KB) ( 42 )

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玻璃钢埋地双壁储油罐不仅具有寿命长、防腐性能好、自重轻、免维护等优点,还可通过在双壁间夹层装设连续监测系统来监测成品油渗漏,虽然玻璃钢埋地双壁储油罐在国外得到了广泛应用,但国内关于此产品的设计及研究开发工作还很滞后。鉴于此,本文利用ABAQUS/CAE模块和三维设计软件SolidWorks建立了缠绕成型玻璃钢埋地双壁储油罐的有限元模型,按照UL1316标准对罐体施加荷载,并对强度进行了计算与分析,旨在分析缠绕成型埋地玻璃钢双壁储油罐在加油站建设应用中的可靠性和适用性。

超长纤维缠绕模型程序驱动法建模技术

方舟, 曹岩

2015, 0(3): 35-39.

摘要 ( 54 )

PDF (1229KB) ( 59 )

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在锥形芯轴上缠绕复合纤维是绕制复合纤维缠绕产品的主要方法。由于在绕制过程中绕丝的引线拉力和轴向运动控制不均匀以及内部热应力会引起产品的质量问题,因此需要对复合纤维缠绕产品进行仿真,模拟计算由于缠绕缺陷引起的外形尺寸变化和内部热应力分布的问题。针对复合纤维缠绕三维仿真,提出基于圆柱曲线方程和计算机三维图形变换的程序驱动法实现三维模型结构点坐标参数的快速计算,然后在虚拟三维环境中由结构点创建三维模型的中心线,结合特征建模操作创建复合纤维缠绕三维仿真模型。同时解决了缠绕纤维仿真时由于纤维跨越缠绕层和其他纤维时产生的构造点位置调整、三维曲线分段拼接和自动化装配的问题。实验结果表明,文中方法可以创建任意长度纤维缠绕时具有多个缠绕缺陷且单层轴向累计误差小于等于1.5倍纤维直径的复合缠绕缺陷模型。

PS微球对导电复合材料介电性能及电磁屏蔽性能的影响

李金晶, 王钧

2015, 0(3): 40-44.

摘要 ( 34 )

PDF (1481KB) ( 57 )

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研究了聚苯乙烯(PS)微球的添加对炭黑/环氧树脂复合材料的导电性、介电性能和电磁屏蔽性能的影响。结果表明,当炭黑含量达到36vol%时,体积电阻率达到最低值,约为169Ω·cm,密度为120kg/m³,屏蔽效能最大为12.18dB,介电损耗最大为0.48,介电常数虚部最大为12.58。添加微球后,炭黑含量为36vol%时,体积电阻率达到最低值,约为121.1Ω·cm,密度为80kg/m³,在与之相同的频率下,屏蔽效能最大为15.44dB,介电损耗最大为1.46,介电常数虚部最大为20.52。微球的添加不仅能降低材料密度,还能很好地改善炭黑/环氧树脂复合材料的导电性、介电性能和屏蔽性能。

石英纤维增强含硅芳炔树脂复合材料的制备与性能

戴丹维, 张立泉, 邓诗峰, 周燕

2015, 0(3): 45-49.

摘要 ( 52 )

PDF (2487KB) ( 55 )

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通过模压成型工艺制备了石英纤维增强含硅芳炔树脂复合材料,研究了不同纤维直径的石英纤维斜纹布以及不同结构的石英纤维织物增强含硅芳炔树脂复合材料的力学性能和介电性能。研究结果表明,纤维直径为7.0μm的石英纤维增强含硅芳炔树脂复合材料比直径为7.5μm的具有更加优异的常温和高温力学性能。并且,2D石英纤维织物增强含硅芳炔树脂复合材料的力学性能优于3D。而纤维直径和织物结构的改变对该复合材料的介电性能影响不明显。

超声波技术用于风电叶片粘结区域检测的探究

安静, 徐宇, 张淑丽, 谢存存

2015, 0(3): 50-53.

摘要 ( 35 )

PDF (5886KB) ( 65 )

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风电叶片的粘结区域一旦存在缺陷,将会在很大程度上影响叶片的使用寿命,成为后期事故的隐患。而常规的目视法、敲击法等方法难以准确地对缺陷进行检测和定位。本文应用超声波-回波无损探伤技术,对风电叶片梁帽与腹板粘结处玻璃钢(GFRP)进行扫查。分析结果表明,超声波能够穿透对声音衰减强烈的玻璃钢区域,接收到粘结区域的回波信息。因此,该方法应用于风电叶片无损探伤具有一定的可行性。

碳纳米管在对称斜交铺层层合板分层检测中的应用

李尤, 黄争鸣, 王克用, 常俊骅

2015, 0(3): 54-58.

摘要 ( 53 )

PDF (3666KB) ( 38 )

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本文将碳纳米管(Carbon Nanotube,简称CNT)均匀分散于乙烯基酯树脂中形成导电树脂,将玻璃纤维与导电及非导电树脂交替复合制备成导电/非导电斜交铺层层合板,通过测试观察导电层中电阻的突变,确定拉伸载荷下对称斜交铺层层合板的萌生载荷。

热固性碳纤维编织复合材料C形结构隔膜成型工艺

王永军, 杨凯, 陈森林, 赵国强

2015, 0(3): 59-65.

摘要 ( 54 )

PDF (3031KB) ( 71 )

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详细介绍了热固性碳纤维编织复合材料C形结构的热隔膜成型工艺。测量了CYCOM970/PWC-T300预浸料在60~120℃不同温度下的滑动摩擦系数。采用烘箱固化和热压罐固化两种方式,进行了热隔膜预成型体的固化试验。通过对试件进行三维激光扫描,得到了C形结构隔膜成型体的厚度、回弹大小分布规律以及滑移角的大小。通过对截面进行扫描,得到了成型试件的孔隙率。

温度和湿热对玻纤复合材料力学性能的影响

高泉喜, 郑威, 孔令美, 齐燕燕

2015, 0(3): 66-69.

摘要 ( 55 )

PDF (3231KB) ( 85 )

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采用真空辅助树脂传递模塑工艺(VARTM)制备了玻纤增强复合材料,测试表征了复合材料在不同温度及湿热环境下的力学性能的变化规律,简单分析了玻纤增强复合材料在不同条件下力学性能变化的原因,结果表明,在-50~150℃范围内,随着温度的升高,玻纤增强复合材料的力学性能呈下降趋势,其下降主要是由树脂的性能变化引起的;长时间的湿热环境也可引起力学性能的降低,这主要是由树脂与纤维的界面受到破坏引起的。温度和湿热对玻纤复合材料力学性能的影响研究为玻纤增强复合材料在工程上的应用提供了技术支撑。

一种不饱和聚酯树脂固化体系的研究

刘方方, 袁学会, 冯倩男

2015, 0(3): 70-72.

摘要 ( 49 )

PDF (796KB) ( 106 )

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为了解决不饱和聚酯树脂(UPR)在固化过程中固化速度随凝胶时间延长而变慢的问题,采用过氧化甲乙酮/过氧化环己酮和异辛酸钴/2,4-戊二酮组成的氧化还原固化体系在室温下对UPR进行固化,对苯二酚作为阻聚剂,研究了固化体系中各组分用量对UPR凝胶时间、峰值时间和最大放热峰温度的影响,得出各个组分的最适宜用量。在工程中应用此工艺条件,使UPR在工程应用中有较长的施工期,后期快速固化,且固化程度较高。

复合材料U形梁成型模具设计

韩培培, 孟庆杰

2015, 0(3): 73-77.

摘要 ( 47 )

PDF (1186KB) ( 82 )

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以复合材料U形梁为研究对象,综合考虑模具材料与复合材料热膨胀系数的差异、模具的结构形式、回弹角补偿以及构件脱模等因素,采用CATIA三维软件对复合材料热压罐成型模具进行数字化设计。模具为框架式阳模结构,采用Q235钢焊接制造,对模具成型曲面进行补偿修正从而减小或消除热压罐成型过程中构件的变形,对两侧缘条各设置1°回弹补偿角以保证U形梁的尺寸精度和脱模要求。该模具结构合理,成本低,可加工性好,型面公差符合要求,具有良好的刚度和气密性。经工艺验证,采用该模具生产制造的复合材料构件型面公差符合要求,U形梁变形角度控制在技术要求范围以内,满足产品技术条件和后续装配要求。

GFRP筋在海洋环境下的耐久性研究

刘小艳, 王毅, 王新瑞, 许武军

2015, 0(3): 78-82.

摘要 ( 28 )

PDF (2717KB) ( 67 )

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为研究GFRP筋在海洋环境下的耐久性,GFRP筋被置于60℃的海水、碱、碱+海水三种腐蚀液中进行加速腐蚀试验,并选取对GFRP筋耐久性影响最大的碱+海水溶液,进行干湿循环和应力/腐蚀试验。通过拉伸试验法和扫描电子显微镜的测试方法,研究了不同条件下GFRP的耐久性和腐蚀机理。试验结果表明,由于纤维中的硅氧键分别与水分子和氢氧根离子发生离子交换或化学反应,使硅氧键断裂,并且在遭受化学破坏的纤维和树脂界面处促进水化产物的生成,因此碱离子对GFRP筋的耐久性影响最大。加速腐蚀试验中,在碱+海水溶液中浸泡6个月后GFRP筋的抗拉强度损失接近30%,弹性模量的损失较小,为12%;在干湿循环和应力腐蚀条件下GFRP筋的抗拉强度和弹性模量保持率都接近90%,显示出良好的耐久性。

三维缝合结构阻尼复合材料制备与性能研究

黄景峰, 罗涵

2015, 0(3): 83-86.

摘要 ( 37 )

PDF (1329KB) ( 67 )

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通过选用柔性环氧树脂及不同的增强材料,制备三维缝合夹层结构复合材料,得到具备较佳阻尼性能和较高结构强度的复合材料。通过测定三维缝合结构阻尼复合材料的各项性能,得到三维缝合结构的最佳体系为结构层采用环氧树脂复合材料,阻尼层采用芳纶纤维布增强柔性环氧树脂,其阻尼比为3.33%,弯曲模量为14.3GPa,弯曲强度为290MPa,冲击韧性为338kJ/m²。

自修复聚合物材料用微胶囊的研究进展

王晴, 李海燕, 崔业翔

2015, 0(3): 87-91.

摘要 ( 50 )

PDF (3342KB) ( 112 )

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自修复材料是一种新型的智能材料。将微胶囊埋植于材料中是实现其自修复的一种方法,也是目前该领域的研究热点之一。本文介绍了微胶囊型自修复的概念和原理,综述了近几年来DCPD型微胶囊、环氧树脂型微胶囊、硅油型微胶囊以及其他微胶囊型自修复的发展状况,并着重介绍了最新研究成果,对微胶囊型自修复材料的研究前景进行了展望。

行业资讯目录

2015, 0(3): 92-128.

摘要 ( 13 )

PDF (34850KB) ( 19 )

当期目录