碳纤维/环氧复合材料燃烧特性研究
发布时间：2021-09-28 03:00
碳纤维/环氧复合材料广泛应用于航空航天领域,但复合材料所用的环氧树脂基体大多是可燃的,一旦暴露在高温火灾条件下,会引起碳纤维/环氧复合材料力学性能下降,同时碳纤维/环氧复合材料在燃烧过程中会释放大量的热,并产生有毒烟气,给人们生命带来严重威胁。本文以电动小型飞机典型碳纤维/环氧复合材料（碳纤维布、碳纤维单向预浸料和碳纤维层合板）及其环氧树脂基体四种材料为研究对象,采用锥形量热仪、垂直水平燃烧测定仪、高温氧指数仪测试了样品在不同火灾环境下的燃烧性能,对比分析其点燃时间、热释放速率、质量损失速率、垂直水平燃烧速度、氧指数值等燃烧性能参数的变化规律;采用烟密度箱、锥形量热仪测试了样品的发烟特性,对比分析其烟密度、总烟气释放量、CO生成速率、比消光面积等发烟特性参数的变化规律;采用微机控制高温试验机测试了三种不同铺层方式的碳纤维布和碳纤维单向预浸料的高温力学性能,对比分析其在不同温度下的拉伸破坏强度和拉伸弹性模量,研究了铺层方式对其高温力学性能的影响;利用SEM测试分析了碳纤维布燃烧前后的表面形貌、环氧树脂基体和碳纤维布燃烧形成炭层的形貌,研究了碳纤维在复合材料热解、燃烧过程中的影响作用。结果...
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 碳纤维/环氧复合材料概述
1.2.1 碳纤维/环氧复合材料的发展历程
1.2.2 碳纤维/环氧复合材料的性能与用途
1.2.3 碳纤维/环氧复合材料的优点
1.3 碳纤维/环氧复合材料增强体与基体概述
1.3.1 碳纤维概述
1.3.2 环氧树脂概述
1.4 碳纤维/环氧复合材料的耐火性
1.5 国内外研究现状
1.5.1 国内研究现状
1.5.2 国外研究现状
1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料及设备与实验测试方法
2.1 实验原料
2.1.1 碳纤维/环氧复合材料的制备
2.1.2 环氧树脂基体的制备
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 垂直水平燃烧
2.3.2 高温氧指数
2.3.3 锥形量热法
2.3.4 烟密度
2.3.5 高温力学性能测试
2.3.6 电子扫描显微镜
2.4 小结
第3章 典型碳纤维/环氧复合材料燃烧性能
3.1 燃烧性能
3.1.1 垂直、水平燃烧速度
3.1.2 高温氧指数
3.1.3 基于锥形量热法的燃烧性能
3.2 小结
第4章 典型碳纤维/环氧复合材料发烟特性
4.1 燃烧产物的烟密度
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验结果与分析
4.2 燃烧产物的烟毒性
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验结果与分析
4.3 小结
第5章 典型碳纤维/环氧复合材料高温火灾条件下的力学性能
5.1 实验材料
5.2 实验方法
5.3 实验结果与分析
5.3.1 应力-应变曲线
5.3.2 拉伸破坏强度
5.3.3 拉伸弹性模量
5.3.4 高温力学性能保留率
5.3.5 数据拟合
5.4 小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]树脂交联结构特征对复合材料纵向压缩性能的影响[J]. 刘巍,张天骄,包建文,张代军,钟翔屿,李伟东,李晔. 航空材料学报. 2016(01)
[2]光电线缆烟密度试验的影响因素[J]. 朱萍,祁泽慧,杨金华,周姬旻. 光纤与电缆及其应用技术. 2015(03)
[3]热氧老化对碳纤维织物增强聚合物基复合材料弯曲性能的影响[J]. 樊威,李嘉禄. 复合材料学报. 2015(05)
[4]HNO3/H2SO4处理对碳纤维表面性质以及碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响[J]. 李泽英,易丹青,汪波,刘会群,王斌. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(06)
[5]碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展[J]. 杨玲. 高科技纤维与应用. 2013(03)
[6]膨胀阻燃剂/CaCO3协效阻燃环氧树脂[J]. 杨守生,王学宝,陈英辉. 消防科学与技术. 2013(02)
[7]PAN基碳纤维表面液相氧化改性研究[J]. 袁华,王成国,卢文博,张珊,陈旸,于美杰. 航空材料学报. 2012(02)
[8]含二氮杂萘酮联苯结构热塑性聚芳醚树脂基复合材料研究进展[J]. 刘程,蹇锡高. 高分子通报. 2011(09)
[9]材料及线缆烟密度测量方法比较[J]. 李明珠,王申. 电线电缆. 2011(04)
[10]新型磷氮阻燃剂对尼龙6的阻燃作用[J]. 唐林生,刘全美,李永强,张琛. 塑料工业. 2011(08)
博士论文
[1]改性高温高韧环氧树脂及其CF增强复合材料环境适应性研究[D]. 乔琨.山东大学 2013
[2]环氧树脂固化剂[D]. 万金涛.浙江大学 2011
[3]短玻纤增强共混改性杂萘联苯聚芳醚复合材料[D]. 顾铁生.大连理工大学 2010
[4]连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料的研究[D]. 郑亮.大连理工大学 2009
[5]聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究[D]. 刘黎明.武汉大学 2005
硕士论文
[1]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[2]碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 崔兴志.中国海洋大学 2014
[3]膨胀型阻燃环氧树脂复合材料的制备及燃烧性能研究[D]. 董娟.青岛科技大学 2014
[4]铺层方式对碳纤维/环氧复合材料导热性能的影响研究[D]. 李仕通.国防科学技术大学 2012
[5]常压等离子体对碳纤维的表面改性及其放电过程的数值模拟[D]. 周振兴.东华大学 2012
[6]有机无机杂化环氧树脂涂层材料的研究[D]. 张飞.武汉理工大学 2011
[7]石油石化高性能防腐蚀涂料的研究[D]. 王雪莹.天津大学 2010
[8]T300/AG80复合材料层合板力学性能的测试与分析[D]. 陈众迎.北京工业大学 2010
本文编号：3411115
【文章来源】：沈阳航空航天大学辽宁省
【文章页数】：78 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 碳纤维/环氧复合材料概述
1.2.1 碳纤维/环氧复合材料的发展历程
1.2.2 碳纤维/环氧复合材料的性能与用途
1.2.3 碳纤维/环氧复合材料的优点
1.3 碳纤维/环氧复合材料增强体与基体概述
1.3.1 碳纤维概述
1.3.2 环氧树脂概述
1.4 碳纤维/环氧复合材料的耐火性
1.5 国内外研究现状
1.5.1 国内研究现状
1.5.2 国外研究现状
1.6 本文的主要研究内容
第2章 实验材料及设备与实验测试方法
2.1 实验原料
2.1.1 碳纤维/环氧复合材料的制备
2.1.2 环氧树脂基体的制备
2.2 实验设备
2.3 实验方法
2.3.1 垂直水平燃烧
2.3.2 高温氧指数
2.3.3 锥形量热法
2.3.4 烟密度
2.3.5 高温力学性能测试
2.3.6 电子扫描显微镜
2.4 小结
第3章 典型碳纤维/环氧复合材料燃烧性能
3.1 燃烧性能
3.1.1 垂直、水平燃烧速度
3.1.2 高温氧指数
3.1.3 基于锥形量热法的燃烧性能
3.2 小结
第4章 典型碳纤维/环氧复合材料发烟特性
4.1 燃烧产物的烟密度
4.1.1 实验材料
4.1.2 实验结果与分析
4.2 燃烧产物的烟毒性
4.2.1 实验材料
4.2.2 实验结果与分析
4.3 小结
第5章 典型碳纤维/环氧复合材料高温火灾条件下的力学性能
5.1 实验材料
5.2 实验方法
5.3 实验结果与分析
5.3.1 应力-应变曲线
5.3.2 拉伸破坏强度
5.3.3 拉伸弹性模量
5.3.4 高温力学性能保留率
5.3.5 数据拟合
5.4 小结
结论
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表（含录用）的学术论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]树脂交联结构特征对复合材料纵向压缩性能的影响[J]. 刘巍,张天骄,包建文,张代军,钟翔屿,李伟东,李晔. 航空材料学报. 2016(01)
[2]光电线缆烟密度试验的影响因素[J]. 朱萍,祁泽慧,杨金华,周姬旻. 光纤与电缆及其应用技术. 2015(03)
[3]热氧老化对碳纤维织物增强聚合物基复合材料弯曲性能的影响[J]. 樊威,李嘉禄. 复合材料学报. 2015(05)
[4]HNO3/H2SO4处理对碳纤维表面性质以及碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响[J]. 李泽英,易丹青,汪波,刘会群,王斌. 粉末冶金材料科学与工程. 2014(06)
[5]碳纤维/环氧复合材料界面优化研究进展[J]. 杨玲. 高科技纤维与应用. 2013(03)
[6]膨胀阻燃剂/CaCO3协效阻燃环氧树脂[J]. 杨守生,王学宝,陈英辉. 消防科学与技术. 2013(02)
[7]PAN基碳纤维表面液相氧化改性研究[J]. 袁华,王成国,卢文博,张珊,陈旸,于美杰. 航空材料学报. 2012(02)
[8]含二氮杂萘酮联苯结构热塑性聚芳醚树脂基复合材料研究进展[J]. 刘程,蹇锡高. 高分子通报. 2011(09)
[9]材料及线缆烟密度测量方法比较[J]. 李明珠,王申. 电线电缆. 2011(04)
[10]新型磷氮阻燃剂对尼龙6的阻燃作用[J]. 唐林生,刘全美,李永强,张琛. 塑料工业. 2011(08)
博士论文
[1]改性高温高韧环氧树脂及其CF增强复合材料环境适应性研究[D]. 乔琨.山东大学 2013
[2]环氧树脂固化剂[D]. 万金涛.浙江大学 2011
[3]短玻纤增强共混改性杂萘联苯聚芳醚复合材料[D]. 顾铁生.大连理工大学 2010
[4]连续纤维增强杂萘联苯聚芳醚树脂基复合材料的研究[D]. 郑亮.大连理工大学 2009
[5]聚合物基纳米复合材料制备及微结构研究[D]. 刘黎明.武汉大学 2005
硕士论文
[1]碳纤维复合材料汽车前地板成型工艺及性能研究[D]. 丁小马.东华大学 2015
[2]碳纤维增强环氧树脂复合材料的制备及性能研究[D]. 崔兴志.中国海洋大学 2014
[3]膨胀型阻燃环氧树脂复合材料的制备及燃烧性能研究[D]. 董娟.青岛科技大学 2014
[4]铺层方式对碳纤维/环氧复合材料导热性能的影响研究[D]. 李仕通.国防科学技术大学 2012
[5]常压等离子体对碳纤维的表面改性及其放电过程的数值模拟[D]. 周振兴.东华大学 2012
[6]有机无机杂化环氧树脂涂层材料的研究[D]. 张飞.武汉理工大学 2011
[7]石油石化高性能防腐蚀涂料的研究[D]. 王雪莹.天津大学 2010
[8]T300/AG80复合材料层合板力学性能的测试与分析[D]. 陈众迎.北京工业大学 2010
本文编号：3411115
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3411115.html
