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电泳烘烤对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

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中国塑料 2024年第3期38卷 1-6页

作者：崔晓凤方梅杜松林张娜黄明高国利许经纬郑州大学材料成型及模具技术教育部重点实验室-橡塑模具国家工程研究中心郑州450002 深圳市银宝山新科技股份有限公司广东深圳518108 常州宏发纵横新材料科技有限公司江苏常州213135

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了不同铺层方式的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP):环氧树脂/碳纤维(EP/CF)和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡(EP/CF/GF)复合材料,重点研究了不同铺层纤维体系的CFRP渗透率以及电泳烘烤前后的力... 详细信息

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了不同铺层方式的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP):环氧树脂/碳纤维(EP/CF)和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡(EP/CF/GF)复合材料,重点研究了不同铺层纤维体系的CFRP渗透率以及电泳烘烤前后的力学性能变化,探究了其失效机理。结果表明,[±45°]铺层方式有利于体系中树脂的浸润,且加入GF能够明显提高体系的渗透率;电泳烘烤后,CF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的拉伸强度分别下降了15.65%、12.05%和6.77%,模量分别下降了9.08%、16.39%和10.04%,而CF/GF[0/90°]的拉伸强度和模量则分别提高了7.74%和6.95%;在弯曲性能方面,电泳烘烤后CF[0/90°]、CF/GF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的弯曲强度分别下降了7.62%、8.23%、15.89%和48.39%,模量分别降低了9.23%、3.69%、17.85%和34.38%;而电泳烘烤对4种材料的压缩性能影响较小;电泳后,CF[0/90°]和CF[±45°]的储能模量、损耗模量均有一定幅度提高,CF/GF[0/90°]和CF/GF[±45°]的储能模量、损耗模量均有下降。

关键词：碳纤维增强聚合物真空辅助树脂传递模塑渗透率电泳烘烤

穿孔泡沫夹芯复合材料灌注工艺仿真与方案优选

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复合材料学报 2023年第2期40卷 782-793页

作者：施赫荣王继辉倪爱清冯雨薇李想武汉理工大学材料科学与工程学院武汉430070 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室武汉430070 洛阳船舶材料研究所洛阳471039

以穿孔泡沫夹芯复合材料为研究对象,对其真空辅助树脂灌注(VARI)工艺进行了实验研究、仿真分析和方案优选。首先,通过实验测试与数值计算分别得到穿孔夹芯结构织物与芯材孔洞的渗透率;然后,对穿孔夹芯结构灌注过程进行三维仿真模拟,并... 详细信息

以穿孔泡沫夹芯复合材料为研究对象,对其真空辅助树脂灌注(VARI)工艺进行了实验研究、仿真分析和方案优选。首先,通过实验测试与数值计算分别得到穿孔夹芯结构织物与芯材孔洞的渗透率;然后,对穿孔夹芯结构灌注过程进行三维仿真模拟,并通过实尺度灌注实验验证了仿真模拟的可靠性;最后,基于验证的仿真模型进行工艺参数优选,拟合得到了灌注时间的预测模型。结果表明:数值仿真与实验值基本吻合,能较准确地模拟穿孔夹芯结构成型时的流动过程和孔隙分布;灌注时间的预测模型可用于指导实际生产;通过优化成型工艺参数可控制树脂的流动行为,达到缩短成型时间和降低构件孔隙率的目的。

关键词：穿孔夹芯结构复合材料真空辅助树脂传递模塑数值仿真工艺优选孔隙

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含阻尼层夹芯复合材料充模工艺与仿真

复合材料学报 2023年第8期40卷 4471-4480页

作者：孙士勇张润东王新玲杨睿大连理工大学机械工程学院大连116024

在复合材料中引入黏弹性阻尼层是改善复合材料结构振动特性的有效方法。针对穿孔硅橡胶夹芯复合材料的真空辅助树脂传递工艺(VARTM)进行了实验与仿真分析。首先采用恒压注射条件分别测试了纤维增强材料及加入导流网后的等效渗透率。然... 详细信息

在复合材料中引入黏弹性阻尼层是改善复合材料结构振动特性的有效方法。针对穿孔硅橡胶夹芯复合材料的真空辅助树脂传递工艺(VARTM)进行了实验与仿真分析。首先采用恒压注射条件分别测试了纤维增强材料及加入导流网后的等效渗透率。然后搭建了实验室VARTM观测平台进行了充模实验,同时基于RTM-Worx软件建立了树脂充模模型。通过对比实验与仿真的树脂流动状态图及不同时刻的填充面积,验证了仿真模型的有效性。最后,探究了阻尼层穿孔列间距、行距、直径及“边缘效应”等参数对树脂充模的时间及充模过程的影响。结果表明:仿真模型能够较好预测树脂流动情况,不合理的阻尼层参数会影响树脂的流动甚至导致缺陷的产生。

关键词：真空辅助树脂传递模塑夹芯复合材料充模过程渗透率边缘效应

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碳纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

碳纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

作者：杨尚达福建工程学院

学位级别：硕士

碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTPC)具有高比强度、高比模量、高耐磨性和高刚度等优点,已被广泛用于航空航天、汽车等领域。聚乳酸(PLA)具有优异的机械性能和可生物降解性,且原料来源于植物,从而使其能够取代大量基于化石燃料的聚合物。... 详细信息

碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTPC)具有高比强度、高比模量、高耐磨性和高刚度等优点,已被广泛用于航空航天、汽车等领域。聚乳酸(PLA)具有优异的机械性能和可生物降解性,且原料来源于植物,从而使其能够取代大量基于化石燃料的聚合物。本文采用碳纤维(CF)作为增强材料,PLA作为基体材料,采用不同的方法制备具有高性能的CF/PLA复合材料。首先,采用熔融共混工艺制备了不同短切碳纤维(SCF)含量的SCF/PLA复合材料,研究了SCF的加入对复合材料微观形貌、结晶性能、热稳定性能和机械性能的影响。当复合材料中SCF含量低于40 wt%时,SCF在复合材料中分散性仍较好。复合材料的结晶能力随着SCF含量的增加而变强。SCF在复合材料中的含量为40 wt%时,力学性能达到最佳,拉伸强度为159.9 MPa,杨氏模量为20.5 GPa。相较于纯PLA,分别提高了1.2倍和4.9倍。弯曲强度和弯曲模量分别为209.6 MPa和23.3 GPa。对比纯PLA,分别提高了90%和5.4倍。其次,以碳纤维布(CFF)为增强体,左旋丙交酯(L-LA)为原料,通过真空辅助树脂转移模塑(VARTM)工艺原位开环聚合制备CFF/PLA-VARTM复合材料。为了对比实验,采用热压工艺制备了CFF/PLA-CM复合材料。探究不同工艺对复合材料结构、形貌、结晶性能和力学性能的影响。结果表明,VARTM工艺制备的复合材料具有优异的界面粘合性,在纤维表面诱导了密集的PLA晶核群,使得PLA片晶垂直于纤维轴生长,形成了串晶层(TCL)结构。CFF/PLA-VARTM复合材料中PLA的结晶度明显提高,是纯PLA的4.1倍。与PLA和CFF/PLA-CM复合材料相比,CFF/PLA-VARTM复合材料的拉伸强度达到502.1 MPa,分别提高了7.5倍和1.4倍,杨氏模量达到31.3 GPa,分别提高了13.7倍和78%。复合材料的弯曲强度和弯曲模量也呈现出相同的趋势。最后,在上述研究的基础上,同样基于VARTM工艺,通过原位开环聚合法制备了CFF/PLA/TPU形状记忆复合材料。并对其结构、微观形貌、结晶性能、力学性能、形状记忆性能进行研究。结果显示,CFF/PLA/TPU复合材料依然有较好的界面粘合。当TPU与PLA质量分数比为10:90时,CFF/PLA/TPU复合材料的拉伸强度和杨氏模量分别为403.7 MPa和29.4 GPa,比同TPU含量的PLA/TPU合金,分别提升了7.9倍和16.2倍。同时,CFF/PLA/TPU复合材料呈现出较好的形状记忆性能。

关键词：碳纤维聚乳酸真空辅助树脂传递模塑力学性能结晶性能

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含阻尼层夹芯复合材料充模工艺与振动特性

含阻尼层夹芯复合材料充模工艺与振动特性

作者：王新玲大连理工大学

学位级别：硕士

纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比刚度、疲劳寿命长等优点,已逐渐发展为风电叶片不可或缺的重要材料。而随着叶片长度增加、柔性增大,由此引发的结构振动问题不可忽视,通过在复合材料中引入粘弹性阻尼层,是改善结构振动特性的... 详细信息

纤维增强树脂基复合材料具有高比强度、高比刚度、疲劳寿命长等优点,已逐渐发展为风电叶片不可或缺的重要材料。而随着叶片长度增加、柔性增大,由此引发的结构振动问题不可忽视,通过在复合材料中引入粘弹性阻尼层,是改善结构振动特性的有效方法。然而,阻尼层不但影响了树脂的流动和对增强纤维的浸润,降低了复合材料构件的成型效率,且制造缺陷影响了结构性能。因此,本文面向含阻尼层夹芯复合材料高质高效制造技术的需求,研究了阻尼层的分布对树脂充模工艺和振动特性的影响。本文主要研究内容如下:首先,介绍了多孔介质的一维线性和二维径向渗透率的测试流程及分析方法,采用恒压注射条件,分别测试了纤维增强材料的渗透率及加入导流网的等效渗透率,基于测试结果分析了影响渗透率测试误差的因素。其次,基于仿真软件RTM-Worx,采用控制体/有限元(CV/FEM)方法对树脂流动前沿追踪,建立了含阻尼层夹芯复合材料VARTM成型的充模模型。通过对比实验与仿真的树脂流动状态图及不同时刻的填充面积,验证了仿真模型的有效性。进而,探究了阻尼层穿孔间距、行距、直径及“边缘效应”等参数对树脂充模的时间及流动过程的影响,并分析了成型缺陷形成机理。最后,建立了模态瞬态动力学有限元模型,并进行了单悬臂梁自由振动实验,基于动力学理论,分析了含阻尼层夹芯复合材料的振动特性,通过定义阻尼层效率及分布参数,优化分析了阻尼层穿孔参数(阻尼层厚度、间距、直径)对动力学性能的影响。并结合夹芯复合材料常见的成型缺陷,基于Cohesive单元,分析了分层缺陷大小和位置对结构动力学性能的影响。

关键词：真空辅助树脂传递模塑渗透率含阻尼层夹芯复合材料充模工艺振动特性

天然纤维增强阴离子聚合尼龙6复合材料的加工与性能

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高分子材料科学与工程 2014年第2期30卷 83-88页

作者：陈鹏阚泽刘正英冯建民杨鸣波四川大学高分子科学与工程学院高分子材料工程国家重点实验室四川成都610065

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)法制备了天然纤维增强阴离子聚合尼龙6(APA-6)复合材料,并将其与玻璃纤维复合材料进行比较。首先对天然纤维进行预处理,然后对反应加工过程进行优化,选取了低活性和弱碱性的己内酰胺溴化镁(C1)作为引发... 详细信息

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)法制备了天然纤维增强阴离子聚合尼龙6(APA-6)复合材料,并将其与玻璃纤维复合材料进行比较。首先对天然纤维进行预处理,然后对反应加工过程进行优化,选取了低活性和弱碱性的己内酰胺溴化镁(C1)作为引发剂,制备得到天然纤维复合材料。采用差示扫描量热仪分析了样品的结晶度,结果显示,天然纤维复合材料有更高的结晶度。扫描电镜观察2种复合材料的界面情况表明,天然纤维复合材料有更好的界面性能。对纯APA-6及其复合材料的弯曲性能和拉伸性能测试表明,天然纤维的加入使材料的力学性能有了较大幅度的提高,并且拥有较高的比强度和比模量。

关键词：天然纤维阴离子聚合尼龙6 真空辅助树脂传递模塑

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工字形三维机织复合材料的弯曲性能

纺织学报 2019年第4期40卷 66-71页

作者：黄耀丽吕丽华王观桔大连工业大学纺织与材料工程学院辽宁大连116034

为解决当前常用的工字形铺层复合材料在弯曲受力过程中发生分层的现象,通过对常规机织工艺进行合理设计,利用普通织机织造3种不同高度的工字形三维机织物,采用真空辅助树脂传递模塑成型技术将工字形三维机织物加工成3种不同高度的工字... 详细信息

为解决当前常用的工字形铺层复合材料在弯曲受力过程中发生分层的现象,通过对常规机织工艺进行合理设计,利用普通织机织造3种不同高度的工字形三维机织物,采用真空辅助树脂传递模塑成型技术将工字形三维机织物加工成3种不同高度的工字形三维机织复合材料并研究其受力特征;通过弯曲实验和ABAQUS有限元模拟分别对比分析不同高度的工字形三维机织复合材料在相同加载速度下的载荷/能量与位移间的关系及材料的弯曲破坏模式。研究结果显示,实验数据与有限元模型具有较好的一致性,表明该有限元模型具有较高的可靠性,可用于预测不同高度的工字形三维机织复合材料的力学性质,可为高冲击损伤容限的工字形三维机织复合材料优化设计提供理论指导。

关键词：复合材料工字形三维机织结构真空辅助树脂传递模塑有限元模拟

化学联合改性对苎麻/环氧树脂复合材料界面性能的研究

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四川职业技术学院学报 2023年第2期33卷 153-158页

作者：王新玲陈自然成都航空职业技术学校航空装备制造产业学院四川成都610000 四川职业技术学院能源化工学院四川遂宁629000

通过碱+马来酸酐(MA)和碱+偶联剂+MA对苎麻进行联合改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)制备得到两种苎麻/环氧树脂(RF/EP)复合材料,分别是RF_(1)/EP和RF_(2)/EP,并对其进行力学性能测试.结果表明,与未经任何处理制得的RF_(0)/EP... 详细信息

通过碱+马来酸酐(MA)和碱+偶联剂+MA对苎麻进行联合改性处理,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)制备得到两种苎麻/环氧树脂(RF/EP)复合材料,分别是RF_(1)/EP和RF_(2)/EP,并对其进行力学性能测试.结果表明,与未经任何处理制得的RF_(0)/EP复合材料对照,两种表面处理方法制得的复合材料树脂含量无明显变化,力学性能也有所降低.RF_(1)/EP的拉伸强度和抗弯强度较RF_(0)/EP分别降低了4.33%和17.13%;RF_(2)/EP的拉伸强度和弯曲强度较RF_(0)/EP分别降低了16.01%和22.45%.故工艺需要选择恰当的碱和马来酸酐溶液浓度,尽量减少纤维整体结构的变化,提升纤维与基体附着力,从而提升复合材料的力学性能.

关键词：苎麻环氧树脂联合改性表面处理真空辅助树脂传递模塑

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新型树脂传递模塑技术

化工新型材料 2006年第3期34卷 36-38页

作者：齐燕燕刘亚青张彦飞中北大学化学工程系太原030051

概述了传统树脂传递模塑(RTM)及在其基础上发展起来的新型RTM工艺,包括真空辅助树脂传递模塑(VARTM)、Seemann复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)和树脂膜渗透成型工艺(RFI)的成型原理、优点,并指出目前存在的缺点及解决方法。

关键词：树脂传递模塑真空辅助树脂传递模塑 Seemann复合材料树脂浸渍模塑树脂膜渗透