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聚芳醚酮树脂基体特性对复合材料界面性能和层间性能的影响

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复合材料学报 2023年第8期40卷 4481-4490页

作者：顾洋洋姚佳楠王力风刘刚陈春海杨曙光东华大学材料科学与工程学院纤维材料改性国家重点实验室上海201620

针对不同特性的国产高性能聚芳醚酮(PAEK-L、PAEK-H)树脂,采用微球脱黏的方法研究了PAEK树脂基体与国产T300级碳纤维(SCF35)碳纤维间的界面强度;采用国产碳纤维增强聚芳醚酮(SCF35/PAEK)热塑性预浸料制备复合材料,研究了树脂基体对复合... 详细信息

针对不同特性的国产高性能聚芳醚酮(PAEK-L、PAEK-H)树脂,采用微球脱黏的方法研究了PAEK树脂基体与国产T300级碳纤维(SCF35)碳纤维间的界面强度;采用国产碳纤维增强聚芳醚酮(SCF35/PAEK)热塑性预浸料制备复合材料,研究了树脂基体对复合材料的90°拉伸性能、短梁剪切性能、Ⅰ型断裂韧性、Ⅱ型断裂韧性的影响。结果表明:SCF35/PAEK复合材料的界面性能受树脂基体的流动性影响,流动性较高的PAEK-H树脂能够与纤维之间形成较好的界面结合及较高的界面强度,SCF35/PAEK-H复合材料中,树脂与纤维的接触角约为34.4°,界面剪切强度约为79 MPa,复合材料90°拉伸强度约为76 MPa,模量约为9.7 GPa,短梁剪切强度约为92 MPa;而流动性较低的PAEK-L树脂与SCF35碳纤维复合材料中,树脂与纤维的接触角约为35.8°,界面剪切强度约为64 MPa,复合材料90°拉伸强度约为55 MPa,模量约为8.6 GPa,短梁剪切强度约为86 MPa。SCF35/PAEK复合材料的层间性能受到树脂基体塑性变形能力的影响,基体塑性变形能力较强的PAEK-L较PAEK-H而言,其复合材料具有较高的断裂韧性,SCF35/PAEK-L的Ⅰ型断裂韧性约为938 J/m^(2),Ⅱ型断裂韧性约为2 232 J/m^(2),SCF35/PAEK-H的Ⅰ型断裂韧性约为638 J/m^(2),Ⅱ型断裂韧性约为1 702 J/m^(2)。

关键词：碳纤维聚芳醚酮热塑性复合材料界面性能层间性能

基于STC-SMA层间性能的沥青混合料设计与评估

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材料导报 2023年第5期37卷 120-127页

作者：李嘉秦时髦张恒龙湖南大学土木工程学院长沙410000 风工程与桥梁工程湖南省重点实验室长沙410000

为研究高韧性混凝土组合桥面沥青面层对层间黏结性能的影响,开展超高韧性混凝土(STC)-沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)复合试件斜剪试验和拉伸试验,探究矿料级配、胶结料类型和环境温度等因素对层间力学性能的影响规律;经过多次冻融循环,评... 详细信息

为研究高韧性混凝土组合桥面沥青面层对层间黏结性能的影响,开展超高韧性混凝土(STC)-沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)复合试件斜剪试验和拉伸试验,探究矿料级配、胶结料类型和环境温度等因素对层间力学性能的影响规律;经过多次冻融循环,评估水损害对层间黏结性能的劣化影响。结果表明,合理的混合料级配能提高STC-SMA黏结性能,SMA-13A级配层间黏结性能最佳;高弹高黏沥青胶结料有利于增强STC-SMA黏结性能,常温25℃和高温60℃条件下,相比SBS-SMA-13A,PG100-SMA-13A复合试件的层间剪切强度分别增加33.7%、55.9%,剪切断裂能分别增加41.2%和27.4%;层间拉伸强度分别增加15.5%、23.1%,拉伸断裂能分别增加27.0%、17.0%;环境温度对层间性能有显著影响,与常温相比,高温下STC-PG100-SMA-13A复合试件的层间剪切强度、拉伸强度的降幅分别为64.2%、77.5%。经过12次冻融循环后,PG100-SMA-13A复合试件的剪切强度、拉伸强度分别为1.75 MPa、1.00 MPa。PG100-SMA-13A无论是层间力学性能还是水稳定性均表现良好,因此,推荐采用PG100-SMA-13A作为高韧性混凝土组合桥面磨耗层,并建议将高温稳定性列于设计控制指标。

关键词：高韧性混凝土组合桥面层间性能剪切试验拉伸试验

反气相色谱法测定聚醚醚酮的表面性质及在提升热塑性复合材料层间性能中的应用

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复合材料学报 2023年第5期40卷 2587-2597页

作者：高亮贾伟石峰晖霍红宇周典瑞刘焕君张宝艳中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京101300 中航复合材料有限责任公司检测技术中心北京101300

高性能热塑性聚醚醚酮树脂基复合材料具有高韧性、耐疲劳、原材料可长期贮存、成型速度快、可重复加工和回收再利用等独特优势,在航空航天等工业领域应用广泛。粉末悬浮法通过将聚醚醚酮细粉配制成水基悬浮液实现对纤维充分浸渍,现已成... 详细信息

高性能热塑性聚醚醚酮树脂基复合材料具有高韧性、耐疲劳、原材料可长期贮存、成型速度快、可重复加工和回收再利用等独特优势,在航空航天等工业领域应用广泛。粉末悬浮法通过将聚醚醚酮细粉配制成水基悬浮液实现对纤维充分浸渍,现已成为制备连续纤维增强热塑性预浸料的重要方式。本文重点开展反气相色谱法研究聚醚醚酮表面性质,并结合微观形貌、粒径分布等方面对比国内外聚醚醚酮树脂的差异。研究表明:进口聚醚醚酮树脂色散表面能(19.2 mJ/m^(2))明显低于同级别国产树脂(41.1 mJ/m^(2));极性探针分子吸附于聚醚醚酮表面的驱动力主要是酸碱作用力,表面总体表现为碱性。进口聚醚醚酮树脂相比于国产具有更高的极性,使其更容易分散在水中;而国产聚醚醚酮树脂微观形貌、表面性质则更加均匀。表面性质研究指导水基悬浮液配制,制备的连续纤维增强热塑性预浸料质量优异,孔隙率低于0.5%且纤维排布整齐,热塑性复合材料层压板层间剪切强度平均值达109 MPa,与传统热熔浸渍方法相比提升30%以上。

关键词：热塑性复合材料反气相色谱法聚醚醚酮粉末浸渍法层间性能

碳纳米管改性连续纤维增强树脂基复合材料层间性能的研究进展

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复合材料学报 2022年第3期39卷 863-883页

作者：蒋彩车辙邢飞王绍凯李敏北京航空航天大学材料科学与工程学院北京100191

碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)具有优异的力学、热学和电磁学性能,重要用途之一是改性传统的连续纤维增强树脂基复合材料,赋予其更佳的机械强度和多功能性。针对连续纤维增强树脂基复合材料,综述了多种引入CNTs的方法,并就CNTs对连... 详细信息

碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)具有优异的力学、热学和电磁学性能,重要用途之一是改性传统的连续纤维增强树脂基复合材料,赋予其更佳的机械强度和多功能性。针对连续纤维增强树脂基复合材料,综述了多种引入CNTs的方法,并就CNTs对连续纤维增强树脂基复合材料性能的影响展开评述,重点介绍了CNTs聚集体改性连续纤维增强树脂基复合材料层间性能的最新研究进展,并展望了未来发展方向。

关键词：碳纳米管聚集体碳纤维树脂基复合材料界面性能层间性能

正交异性钢桥面ECO混凝土-SMA铺装层层间性能研究

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桥梁建设 2024年第6期54卷 48-55页

作者：张爱品马林东高英杰申成庆周德中铁开发投资集团有限公司云南昆明650500 中南大学土木工程学院湖南长沙410075

为了解正交异性钢桥面改性聚氨酯(ECO)混凝土-沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)铺装层层间性能的影响因素,以贵州金仁桐高速公路桐梓河特大桥为背景进行研究。建立该桥面结构有限元模型,计算常温15℃与高温60℃下,不同铺装厚度、桥面纵坡下铺... 详细信息

为了解正交异性钢桥面改性聚氨酯(ECO)混凝土-沥青玛蹄脂碎石混合料(SMA)铺装层层间性能的影响因素,以贵州金仁桐高速公路桐梓河特大桥为背景进行研究。建立该桥面结构有限元模型,计算常温15℃与高温60℃下,不同铺装厚度、桥面纵坡下铺装层层间最大剪应力、法向拉应力,并对ECO混凝土-SMA钢桥面铺装层层间应力简化计算方法进行拟合研究。结果表明:相同铺装层厚度及桥面纵坡下,60℃时的铺装层层间应力比15℃时略小。不考虑桥面纵坡时,层间最大剪应力与层间最大法向拉应力均随铺装层厚度的增大而减小。铺装层层间应力随桥面纵坡的增大而增大。拟合得到平坡时的层间应力简化计算公式计算结果与有限元计算结果的平均误差仅为3.1%,经纵坡修正后的计算结果与有限元计算结果误差均在10%以内,所提公式可用于铺装层层间应力的粗略预测。

关键词：正交异性钢桥面铺装层改性聚氨酯混凝土沥青玛蹄脂碎石混合料层间性能影响因素简化计算方法有限元法

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白鹤滩特高拱坝层间性能监控系统研究与应用

水力发电学报 2022年第5期41卷 75-83页

作者：刘伟佳谭尧升李庆斌刘春风牛旭婧胡昱清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084 中国长江三峡集团有限公司北京100038 中国三峡建工(集团)有限公司成都610041 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院北京100083

恶劣的环境会对特高拱坝层间结合性能产生不利影响。本研究测试了大坝混凝土在不同温度下的层间劈裂抗拉强度,建立了成熟度与强度系数的关系。同时,基于成熟度与强度系数及含水量的关系提出了以成熟度为主含水量为辅的大坝层间性能三级... 详细信息

恶劣的环境会对特高拱坝层间结合性能产生不利影响。本研究测试了大坝混凝土在不同温度下的层间劈裂抗拉强度,建立了成熟度与强度系数的关系。同时,基于成熟度与强度系数及含水量的关系提出了以成熟度为主含水量为辅的大坝层间性能三级九梯度预警体系。结果表明,随着温度的升高,大坝混凝土层间力学性能呈下降趋势。同时,成熟度与混凝土的强度系数及含水量线性相关,相关系数分别为0.9985和0.9964。此外,根据成熟度与层间性能参数之间的关系所建立的预警体系,可以对大坝层间结合质量进行有效的控制。

关键词：特高拱坝层间性能含水量成熟度预警系统

周期荷载作用下沥青路面层间性能及永久变形分析

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大连海事大学学报 2010年第2期36卷 100-104,108页

作者：郭乃胜李秀飞赵颖华谭忆秋哈尔滨工业大学交通科学与工程学院哈尔滨150090 大连海事大学道路与桥梁工程研究所辽宁大连116026

为提高半刚性基层沥青路面层间抗剪强度以及抵抗永久变形的能力,充分发挥其使用功能,基于黏弹性力学理论,应用有限元方法研究周期荷载作用下沥青路面层间剪应力分布情况以及路面永久变形发展规律.结果表明,沥青面层的黏弹性有利于面层... 详细信息

为提高半刚性基层沥青路面层间抗剪强度以及抵抗永久变形的能力,充分发挥其使用功能,基于黏弹性力学理论,应用有限元方法研究周期荷载作用下沥青路面层间剪应力分布情况以及路面永久变形发展规律.结果表明,沥青面层的黏弹性有利于面层间剪应力的松弛,但会增大基面层间剪应力;动载的卸载回复作用导致层间剪应力峰值随时间变化率小于静载下的相应值;轮缘外侧的隆起变形较轮隙处的小,下面层的永久变形较上面层的大;轮隙处和轮心处均在上面层以下某处出现最大蠕变应变值,但轮隙处出现最大蠕变应变值的深度较轮心处的大.因此,路面设计必须对半刚性基层和沥青面层的层间黏结性能,以及下(中)面层抵抗永久变形的能力给与足够的考虑.

关键词：沥青路面层间性能永久变形有限元黏弹性

不同工艺条件对M40J级碳纤维/双马树脂基复合材料层间性能的影响

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塑料工业 2022年第12期50卷 76-81页

作者：徐伟伟文蔚李娅媛李博蔡豫晋成都飞机工业(集团)有限责任公司四川成都610092

采用共固化和共胶接两种不同工艺条件制备了M40J级碳纤维/双马树脂基复合材料层合板,研究了两种工艺对复合材料层合板层间性能和胶接质量的影响。结果表明,共固化工艺制备的复合材料层合板的Ⅰ型临界应变能释放率(简称临界G_(ⅠC))和II... 详细信息

采用共固化和共胶接两种不同工艺条件制备了M40J级碳纤维/双马树脂基复合材料层合板,研究了两种工艺对复合材料层合板层间性能和胶接质量的影响。结果表明,共固化工艺制备的复合材料层合板的Ⅰ型临界应变能释放率(简称临界G_(ⅠC))和II型临界应变能释放率(简称临界G_(ⅡC))比共胶接工艺分别低8.4%和8.7%,但共固化工艺的Ⅰ型扩展应变能释放率(简称扩展G_(ⅠC))和Ⅱ型扩展应变能释放率(简称扩展G_(ⅡC))比共胶接工艺分别高24.0%和15.9%。此外,共胶接工艺层合板的胶层厚度比共固化工艺厚,更容易发生内聚破坏,且破坏主要发生在胶接层界面。

关键词：树脂基复合材料共胶接共固化层间性能

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仿生叠层复合材料的制备及层间性能研究

机械工程材料 2003年第7期27卷 35-37,54页

作者：郑丽娟赵玉涛程晓农陈志刚江苏大学材料科学与工程学院江苏镇江212013

把贝壳的结构机制及韧化机理应用于叠层复合材料的设计中。利用铝合金作为基体材料,纤维/树脂作为夹层材料,设计并制备了纤维/树脂/铝合金叠层复合材料。通过扫描电镜从微观上对复合材料的界面进行研究,指出成型工艺对复合材料界面的影... 详细信息

把贝壳的结构机制及韧化机理应用于叠层复合材料的设计中。利用铝合金作为基体材料,纤维/树脂作为夹层材料,设计并制备了纤维/树脂/铝合金叠层复合材料。通过扫描电镜从微观上对复合材料的界面进行研究,指出成型工艺对复合材料界面的影响。通过T剥离强度试验对叠层复合材料的界面粘接强度进行测试,在宏观上对复合材料的层间性能进行了分析。

关键词：仿生叠层复合材料界面粘接强度层间性能微观结构生物材料