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国产高导热中间相沥青基碳纤维复合材料性能研究

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复合材料科学与工程 2024年

作者：徐小魁潘江郝尚张娟娟吴春燕刘千立上海复合材料科技有限公司上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心

为夯实国产高导热中间相沥青基碳纤维(MPCF)在航天领域中的工程应用基础，重点研究了国产MPCF及其复合材料性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了国产MPCF的微观形貌，利用X射线光电子能谱分析(XPS)、光学显微镜和表... 详细信息

为夯实国产高导热中间相沥青基碳纤维(MPCF)在航天领域中的工程应用基础，重点研究了国产MPCF及其复合材料性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和原子力显微镜(AFM)表征了国产MPCF的微观形貌，利用X射线光电子能谱分析(XPS)、光学显微镜和表界面测试仪测定了国产MPCF的表面化学元素、浸润性和表面能，考察了国产MPCF预浸料制备工艺性，评价了国产MPCF复合材料的常温力学性能、理化性能和热真空放气性能。结果显示，国产MPCF粗糙度高于进口MPCF；国产MPCF表面化学活性、浸润性和表面能优于进口MPCF；国产MPCF预浸料成型工艺性差，制得的国产MPCF复合材料层间剪切强度(46.69 MPa)与进口MPCF复合材料层间剪切强度相当，其它如拉伸、压缩和弯曲等性能略低于进口复合材料；国产MPCF复合材料热真空放气性能满足空间环境要求；国产MPCF各向同性复合材料平均面内热导率为152.1 W·m-1·K-1，导热性能略低于进口材料，但与传统6063铝合金扩热结构相比，更具轻量化和结构功能一体化优势。

关键词：国产高导热中间相沥青基碳纤维复合材料性能

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BMI树脂改性体系固化动力学及热力学性能

工程塑料应用 2023年第8期51卷 134-140页

作者：刘翔宇赵雪婷张成祥栗春磊梁旭豪上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

以1,3-二烯丙基-5,5-二甲基海因(DADMH)为改性剂制备了新型双马来酰亚胺树脂体系低聚物(BDD),旨在通过加入改性剂改善体系的耐热性及热力学性能。通过差示扫描量热法对BDD体系进行了固化动力学分析,结果表明,DADMH含量较低且在升温速率(... 详细信息

以1,3-二烯丙基-5,5-二甲基海因(DADMH)为改性剂制备了新型双马来酰亚胺树脂体系低聚物(BDD),旨在通过加入改性剂改善体系的耐热性及热力学性能。通过差示扫描量热法对BDD体系进行了固化动力学分析,结果表明,DADMH含量较低且在升温速率(β)较大时出现了三重峰,这可能是由于高温段发生了双马来酰亚胺的自固化反应。通过分析在不同β下的固化度(α)曲线得出,β越大,反应时间越短。α随时间的增加而迅速增大。运用Kissinger和Ozawa两种方法测定了BDD体系的反应活化能(Ea),得出第三放热峰的Ea最大,且仅在DADMH含量较低、β较快时出现。通过动态热机械分析法得出,改性剂的加入使得固化物在高温下(310℃)的储能模量提高,从251.5 MPa上升到了321.6 MPa,提升了将近28%。在高温段DADMH的加入表现出了良好的热力学性能,且使玻璃化转变温度有小幅提高,对材料热性能有积极作用。

关键词：双马来酰亚胺 1,3-二烯丙基-5,5-二甲基海因固化动力学热力学性能

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液体型咪唑衍生物对环氧树脂固化行为的影响

工程塑料应用 2022年第4期50卷 143-149页

作者：赵雪婷刘翔宇周琳贇肖海刚杨坤好唐妹红上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI),1-苄基-2-甲基咪唑(1B2MI)和1-(3-氨基丙基)咪唑(API)三种液体型咪唑衍生物对环氧树脂(EP)固化反应行为和固化物性能的影响。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了三种体系不同升温速率下反应的放热行... 详细信息

研究了2-乙基-4-甲基咪唑(2E4MI),1-苄基-2-甲基咪唑(1B2MI)和1-(3-氨基丙基)咪唑(API)三种液体型咪唑衍生物对环氧树脂(EP)固化反应行为和固化物性能的影响。采用非等温差示扫描量热(DSC)法研究了三种体系不同升温速率下反应的放热行为及固化度变化,运用Friedman法研究了各体系在不同固化度下的活化能,通过等温DSC法比较了120℃下的固化行为,对固化物的玻璃化转变温度(T_(g))及力学性能进行了研究。结果表明,2E4MI,1B2MI和API均可单独用作固化剂来固化EP,而且与EP的相容性极好。此外,三种体系的反应机理完全不同,EP/2E4MI反应分三步进行,而EP/1B2MI和EP/API反应分两步进行。活化能(E_(a))结果表明,EP/2E4MI在反应前期的E_(a)最低,后期最高,EP/1B2MI与其正好相反,EP/API居中。反应速率大小顺序为EP/API>EP/2E4MI>EP/1B2MI。EP/1B2MI的T_(g)为102.29℃,表现出最佳热性能。

关键词：液体型咪唑环氧树脂反应机理活化能固化行为

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碳纤维增强复合材料车削表面质量分析

宇航材料工艺 2022年第3期52卷 72-75页

作者：刘启抱潘韵李朋欣贾书跃孙二龙上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

以PCD刀具车削加工短切碳纤维/酚醛复合材料的表观质量为研究对象,通过开展正交试验,采用三维测量技术,研究切削三要素和刀尖圆弧半径对工件加工质量的影响;通过Design Expert软件,对加工因素的显著性进行分析。结果表明,随着切削速度v... 详细信息

以PCD刀具车削加工短切碳纤维/酚醛复合材料的表观质量为研究对象,通过开展正交试验,采用三维测量技术,研究切削三要素和刀尖圆弧半径对工件加工质量的影响;通过Design Expert软件,对加工因素的显著性进行分析。结果表明,随着切削速度v和进给量f的增大,表面粗糙度Ra逐渐增大,随着切削深度a_(p)和刀尖圆弧半径r的增大,R_(a)逐渐变小;试验显著因素为刀尖圆弧和进给量;最佳加工参数为:v=160 r/min、f=0.15 mm/r、ap=0.6 mm、r=0.6 mm;通过加工试验和建模分析验证,结论可靠。

关键词：复合材料车削正交试验三维测量表面粗糙度

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复合材料支承舱桁条先进拉挤技术研究

复合材料科学与工程 2022年第4期 92-97页

作者：鞠博文张琦庄纯万立侯进森郝旭峰王晓蕾田杰上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

为了提高产品的成型效率、降低产品的制造成本,采用先进拉挤技术制备支承舱桁条。针对桁条产品的结构特点,设计了相应的成型装置,进行了成型工艺方案制定与工艺试验,并对产品本体取样进行测试。结果表明:采用先进拉挤技术代替传统工艺... 详细信息

为了提高产品的成型效率、降低产品的制造成本,采用先进拉挤技术制备支承舱桁条。针对桁条产品的结构特点,设计了相应的成型装置,进行了成型工艺方案制定与工艺试验,并对产品本体取样进行测试。结果表明:采用先进拉挤技术代替传统工艺制备支承舱桁条能够明显提高产品成型效率,并能够满足指标要求;通过预处理工艺,能够明显改善产品表观质量。

关键词：先进拉挤支承舱桁条预处理成型压力复合材料

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加捻对高模量碳纤维浸胶复丝拉伸性能的影响

复合材料科学与工程 2023年第12期 50-54页

作者：黄伟周栋黄文煜史文锋孙子琦陈钰彬上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

为提高国产高模量碳纤维的拉伸性能,研究国产CCM40J,CCM55J碳纤维在浸胶前后加捻两种方式下的拉伸强度与断裂伸长率。结果显示:加捻可以有效改善CCM40J与CCM55J碳纤维的拉伸性能;与CCM55J碳纤维相比,当捻度为10 n/m时,浸胶后加捻的CCM40... 详细信息

为提高国产高模量碳纤维的拉伸性能,研究国产CCM40J,CCM55J碳纤维在浸胶前后加捻两种方式下的拉伸强度与断裂伸长率。结果显示:加捻可以有效改善CCM40J与CCM55J碳纤维的拉伸性能;与CCM55J碳纤维相比,当捻度为10 n/m时,浸胶后加捻的CCM40J碳纤维拉伸强度与断裂伸长率均提高17%;为改善两种高模量碳纤维的拉伸性能,确定了最佳捻度与浸胶方式。

关键词：加捻拉伸强度断裂伸长率国产高模量碳纤维复合材料

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纤维增强热塑性复合材料3D打印研究进展

复合材料科学与工程 2023年第11期 122-128页

作者：任佳军孙颖鞠博文于肖南京航空航天大学南京210016 上海复合材料科技有限公司上海201114 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201114

3D打印(3DP),又称为增材制造(AM),是一种通过连续分层切片与材料层层沉积构建三维物体的新兴技术。近年来,关于3D打印技术的研究在全球范围内呈指数级增长。3D打印技术在航空航天、轨道交通、电子和生物医学等领域有着广泛的应用。纤维... 详细信息

3D打印(3DP),又称为增材制造(AM),是一种通过连续分层切片与材料层层沉积构建三维物体的新兴技术。近年来,关于3D打印技术的研究在全球范围内呈指数级增长。3D打印技术在航空航天、轨道交通、电子和生物医学等领域有着广泛的应用。纤维作为增强体在热塑性聚合物3D打印中的应用,极大地提高了复合材料的综合力学性能。本文在简要介绍纤维增强复合材料3D打印的发展历史基础上,评述了纤维增强复合材料3D打印的制件性能优化方式、存在问题与未来发展趋势。

关键词： 3D打印纤维复合材料工艺性能

高精度碳纤维复合材料反射面型面精度仿真分析

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宇航材料工艺 2022年第6期52卷 28-32页

作者：张娟娟谢龙梁旭豪吴文平朱姝上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112 东华大学民用航空复合材料协同创新中心上海201620

为全尺寸反射面的实际成型提供理论依据,本文通过建模仿真重点分析了外蒙皮装配偏差、自重及成型和使用温度差对反射面工作面型面精度(R. M. S)的影响。结果表明,当外蒙皮装配偏移量在0.5mm内时,其反射面工作面理论R. M. S值的变化量为0... 详细信息

为全尺寸反射面的实际成型提供理论依据,本文通过建模仿真重点分析了外蒙皮装配偏差、自重及成型和使用温度差对反射面工作面型面精度(R. M. S)的影响。结果表明,当外蒙皮装配偏移量在0.5mm内时,其反射面工作面理论R. M. S值的变化量为0.47μm;在成型放置状态下,反射面11 kg自重其工作面理论R. M. S值变化量为0.55μm;反射面夹层结构的成型和使用温度差110℃,反射面工作面的理论R. M. S值变化量为17.79μm。

关键词：反射面仿真分析碳纤维复合材料

复合材料卫星反射器机器人喷涂过程分析及工艺参数研究

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复合材料科学与工程 2021年第6期 82-87页

作者：谢钟清沈辉李朋欣张志斌钱志英郝旭峰上海复合材料科技有限公司上海201112 上海航天树脂基复合材料工程技术研究中心上海201112

使碳纤维复合材料反射器的表面金属化可以有效降低电磁波在反射器表面的能量消耗,采用机器人进行喷涂可以有效解决人工喷涂产品质量不稳定以及效率低下的问题。基于机器人的喷涂过程,分析了喷涂过程的影响因素:一是机器人轨迹,包含机器... 详细信息

使碳纤维复合材料反射器的表面金属化可以有效降低电磁波在反射器表面的能量消耗,采用机器人进行喷涂可以有效解决人工喷涂产品质量不稳定以及效率低下的问题。基于机器人的喷涂过程,分析了喷涂过程的影响因素:一是机器人轨迹,包含机器人行走路径模式和相邻行走路径的间距;二是喷枪单元参数,包含各路气压值、喷涂丝材的走丝速度、喷枪的行走速度以及喷枪距离基体表面的相对高度。以某反射器为基础,确定了合适的自动喷涂参数,制备了某含有金属涂层的复合材料卫星天线反射器,孔隙率检测结果为0.162%,粗糙度结果为Ra=1.417μm,均优于常规要求,为后续的优化使用打下了基础。

关键词：复合材料反射器机器人喷涂工艺参数轨迹分析