纳米相层间增韧碳纤维/环氧复合材料研究
发布时间：2021-11-28 16:14
碳纤维增强聚合物基复合材料因具有比强度高、比刚度大、可设计性强、抗疲劳性能好、阻尼性能优越等特点,已经被广泛地应用于航空航天等领域中。然而当环氧树脂作为聚合物基体时,其高度交联的网络结构使得复合材料具有较低的层间断裂韧性,常常发生分层损伤,这严重的限制了此类材料的发展和应用。目前,广泛研究的改善复合材料层间断裂韧性的方法有Z向增韧、基体增韧和层间增韧等。其中,层间增韧方法由于能够在不改变原有工艺的情况下,大幅提升复合材料的层间断裂韧性获得了最多的重视。因此,本文选择了三种不同的层间增韧材料来研究碳纤维/环氧复合材料的断裂韧性,意在不影响复合材料其他性能甚至同步提高复合材料强度的同时,达到显著増韧的目的。通过将尼龙66（PA66）纳米纤维膜嵌入聚己内酯（PCL）基体制备成PA66/PCL复合独立薄膜,将其作为层间材料来改善碳纤维环氧（CF/EP）复合材料的层间断裂韧性,研究发现PA66/PCL复合独立薄膜使得复合材料的I和II型层间断裂韧性分别提高了98%和101%。此外,PA66纳米纤维和PCL的组合对复合材料的层间断裂韧性具有协同作用,相比于单独的PA66和PCL材料,其增韧效果显著...
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
近年来飞机中复合材料的使用情况随时间的变化以及Boeing87中各种结构材料的重量分布
PES 共聚物增韧环氧树脂体系的相微观结构：（a）环氧相/热塑性颗粒组成（b）颗粒和共连续微结构；（c）共连续网络结构；（d）相反转结构以及连性树脂相中的环氧二次相粒子[31] 1-4 Phase microstructures of PES copolymer toughened epoxy system. (a) seatructure of thermoplastic-rich particles dispersed in a continuous epoxy-rich mlate and co-continuous microstructures. (c) Co-continuous network. (d) Phase-crostructure-second phase of epoxy rich particles in a continuous thermoplasticphase[31]P 可以通过裂纹桥联、裂纹铆钉、裂纹偏转、以及发生严重的塑体中脱落成空腔等机理来提高环氧基体的断裂韧性[33-35]。同时的 TP 为刚性分子链，其 Tg 值较高，所以相较于橡胶增韧，加不会出现使复合材料机械性能及耐热性降低等问题，但增韧效果3 无机刚性粒子增韧近些年的研究中，学者们发现无机刚性粒子亦可使环氧树脂获得
静电纺丝装置示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锌纳米线层间增韧碳纤维环氧复合材料研究[J]. 郑楠,黄玉东. 高科技纤维与应用. 2016(04)
[2]碳纳米管对碳纤维复合材料界面性能的影响[J]. 张换换,乔妙杰,王东红. 新型工业化. 2015(05)
[3]环氧树脂增韧方法及增韧剂的研究进展[J]. 宋盛菊,杨法杰,褚庭亮,王海旺,魏新芳,许卫红. 中国印刷与包装研究. 2013(05)
[4]静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究进展[J]. 邢亮,吴宁,焦亚男. 材料导报. 2013(15)
[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]世界碳纤维发展及前景[J]. 赵稼祥. 新材料产业. 2012(08)
[7]四针状氧化锌晶须生长机理研究[J]. 杨大锦,陈加希,王吉坤,徐亚飞,廖元双,李永刚. 有色金属(冶炼部分). 2011(01)
[8]电纺法制备聚合物纳米纤维的研究进展[J]. 马海红,史铁钧,宋秋生. 高分子通报. 2008(09)
[9]环氧胶粘剂增韧改性研究进展[J]. 张颖,郭硙,刘文星. 广东化工. 2007(11)
[10]Polymerization-induced phase separation in polyether-sulfone modified epoxy resin systems: effect of curing reaction mechanism[J]. WANG MingHai, YU YingFeng & LI ShanJun The Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymer, Ministry of Education and Department of Macromolecular Science, Fudan University, Shanghai 200433, China. Science in China（Series B:Chemistry）. 2007(04)
博士论文
[1]聚砜纳米纤维膜增韧环氧树脂及其碳纤维复合材料的研究[D]. 李刚.北京化工大学 2008
硕士论文
[1]原位生长碳纳米管表面改性碳纤维的研究[D]. 李丹.西安建筑科技大学 2014
[2]氧化锌纳米线材料的制备和性质研究[D]. 王兵.河北工业大学 2012
[3]纳米碳接枝碳纤维增强体的表征及其复合材料界面性能[D]. 刘秀影.哈尔滨工业大学 2011
[4]聚醚酰亚胺/热固性树脂体系的研究[D]. 朱孙欣.苏州大学 2011
[5]复合材料层压板层间颗粒增韧技术[D]. 高峰.西北工业大学 2004
[6]层合板复合材料层间断裂韧性的提高研究[D]. 王广峰.天津工业大学 2002
本文编号：3524737
【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：129 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
近年来飞机中复合材料的使用情况随时间的变化以及Boeing87中各种结构材料的重量分布
PES 共聚物增韧环氧树脂体系的相微观结构：（a）环氧相/热塑性颗粒组成（b）颗粒和共连续微结构；（c）共连续网络结构；（d）相反转结构以及连性树脂相中的环氧二次相粒子[31] 1-4 Phase microstructures of PES copolymer toughened epoxy system. (a) seatructure of thermoplastic-rich particles dispersed in a continuous epoxy-rich mlate and co-continuous microstructures. (c) Co-continuous network. (d) Phase-crostructure-second phase of epoxy rich particles in a continuous thermoplasticphase[31]P 可以通过裂纹桥联、裂纹铆钉、裂纹偏转、以及发生严重的塑体中脱落成空腔等机理来提高环氧基体的断裂韧性[33-35]。同时的 TP 为刚性分子链，其 Tg 值较高，所以相较于橡胶增韧，加不会出现使复合材料机械性能及耐热性降低等问题，但增韧效果3 无机刚性粒子增韧近些年的研究中，学者们发现无机刚性粒子亦可使环氧树脂获得
静电纺丝装置示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化锌纳米线层间增韧碳纤维环氧复合材料研究[J]. 郑楠,黄玉东. 高科技纤维与应用. 2016(04)
[2]碳纳米管对碳纤维复合材料界面性能的影响[J]. 张换换,乔妙杰,王东红. 新型工业化. 2015(05)
[3]环氧树脂增韧方法及增韧剂的研究进展[J]. 宋盛菊,杨法杰,褚庭亮,王海旺,魏新芳,许卫红. 中国印刷与包装研究. 2013(05)
[4]静电纺纳米纤维对复合材料层间增强增韧的研究进展[J]. 邢亮,吴宁,焦亚男. 材料导报. 2013(15)
[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]世界碳纤维发展及前景[J]. 赵稼祥. 新材料产业. 2012(08)
[7]四针状氧化锌晶须生长机理研究[J]. 杨大锦,陈加希,王吉坤,徐亚飞,廖元双,李永刚. 有色金属(冶炼部分). 2011(01)
[8]电纺法制备聚合物纳米纤维的研究进展[J]. 马海红,史铁钧,宋秋生. 高分子通报. 2008(09)
[9]环氧胶粘剂增韧改性研究进展[J]. 张颖,郭硙,刘文星. 广东化工. 2007(11)
[10]Polymerization-induced phase separation in polyether-sulfone modified epoxy resin systems: effect of curing reaction mechanism[J]. WANG MingHai, YU YingFeng & LI ShanJun The Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymer, Ministry of Education and Department of Macromolecular Science, Fudan University, Shanghai 200433, China. Science in China（Series B:Chemistry）. 2007(04)
博士论文
[1]聚砜纳米纤维膜增韧环氧树脂及其碳纤维复合材料的研究[D]. 李刚.北京化工大学 2008
硕士论文
[1]原位生长碳纳米管表面改性碳纤维的研究[D]. 李丹.西安建筑科技大学 2014
[2]氧化锌纳米线材料的制备和性质研究[D]. 王兵.河北工业大学 2012
[3]纳米碳接枝碳纤维增强体的表征及其复合材料界面性能[D]. 刘秀影.哈尔滨工业大学 2011
[4]聚醚酰亚胺/热固性树脂体系的研究[D]. 朱孙欣.苏州大学 2011
[5]复合材料层压板层间颗粒增韧技术[D]. 高峰.西北工业大学 2004
[6]层合板复合材料层间断裂韧性的提高研究[D]. 王广峰.天津工业大学 2002
本文编号：3524737
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/cailiaohuaxuelunwen/3524737.html
