E8粘性预浸料复合材料性能的影响
复合材料性能
复合材料性能复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用领域。
复合材料的性能是其在工程领域中得以广泛应用的重要原因之一。
本文将就复合材料的性能进行详细介绍。
首先，复合材料具有优异的强度和刚度。
由于复合材料是由多种材料组合而成，其各种材料的性能可以得到有效的组合和补充。
因此，复合材料通常具有比单一材料更高的强度和刚度，能够承受更大的载荷和变形。
其次，复合材料具有优异的耐腐蚀性能。
由于复合材料中通常包含有机基体和无机增强体，因此其耐腐蚀性能往往比金属材料更好。
在恶劣的环境条件下，复合材料能够保持良好的性能，延长使用寿命。
另外，复合材料具有优异的疲劳性能。
复合材料中的增强体能够有效地阻止裂纹的扩展，提高了材料的疲劳寿命。
因此，在交变载荷下，复合材料能够保持较高的强度和刚度，不易发生疲劳破坏。
此外，复合材料还具有优异的设计自由度和成型性能。
复合材料可以通过不同的工艺方法进行成型，可以制成各种复杂的结构，满足不同工程应用的需求。
同时，复合材料还可以根据实际需要进行设计，满足不同工程结构的要求。
最后，复合材料还具有优异的导热性能和电绝缘性能。
由于复合材料中通常包含有机基体和无机增强体，其导热性能和电绝缘性能往往比金属材料更好。
因此，在一些特殊的工程应用中，复合材料能够发挥其独特的优势。
综上所述，复合材料具有优异的强度和刚度、耐腐蚀性能、疲劳性能、设计自由度和成型性能、导热性能和电绝缘性能。
这些优异的性能使得复合材料在航空航天、汽车制造、建筑工程、体育器材等领域得到了广泛的应用，并且在未来的发展中将会有更加广阔的应用前景。
热压成型参数对复合材料性能的影响分析
热压成型参数对复合材料性能的影响分析引言：复合材料作为一种重要的结构材料，在航空、汽车、船舶等领域有着广泛的应用。
而热压成型是一种常见的复合材料加工方法，通过在高温和高压下对预浸料进行加工，使其成型并获得所需的性能。
本文将从温度、压力和时间三个方面，分析热压成型参数对复合材料性能的影响。
一、温度的影响：热压成型过程中的温度是一个重要的参数，它直接影响到复合材料的固化过程和成型质量。
首先，温度的升高可以加快树脂的固化速度，使得复合材料的成型时间缩短。
此外，适当的温度还能提高树脂的流动性，使得纤维充分浸润，从而提高复合材料的强度和韧性。
然而，温度过高可能导致树脂的分解，产生气泡和缺陷，降低复合材料的性能。
因此，在选择温度时需要考虑树脂的热稳定性和流动性。
二、压力的影响：热压成型过程中的压力是控制复合材料成型的重要参数。
合理的压力可以使纤维和树脂之间的界面更加紧密，减少气泡和缺陷的产生，提高复合材料的强度和韧性。
同时，适当的压力还可以促进树脂的流动，使得纤维更好地浸润，提高复合材料的密实性。
然而，过高的压力可能导致纤维的断裂和树脂的挤出，从而降低复合材料的性能。
因此，在选择压力时需要考虑纤维的强度和树脂的流动性。
三、时间的影响：热压成型过程中的时间是控制复合材料成型的另一个重要参数。
适当的时间可以保证树脂的充分固化，使得复合材料的性能得到最大程度的发挥。
同时，时间的延长还可以使纤维和树脂之间的界面更加紧密，提高复合材料的强度和韧性。
然而，时间过长可能导致树脂的过度固化，使得复合材料变脆，降低其韧性。
因此，在选择时间时需要考虑树脂的固化速度和复合材料的性能要求。
结论：热压成型参数对复合材料性能有着重要的影响。
温度的升高可以加快固化速度和提高流动性，但过高的温度可能导致分解和缺陷的产生。
适当的压力可以减少气泡和缺陷的产生，提高复合材料的强度和韧性，但过高的压力可能导致纤维断裂和树脂挤出。
适当的时间可以保证树脂的充分固化和界面的紧密结合，提高复合材料的性能，但过长的时间可能导致过度固化和降低韧性。
胶粘剂对纳米复合材料性能的影响与改进策略
胶粘剂对纳米复合材料性能的影响与改进策略引言：随着纳米技术的快速发展，纳米复合材料在各个领域中的应用越来越广泛。
纳米复合材料具有优异的力学性能、热稳定性和电学性能，但是在实际应用中，通过胶粘剂连接纳米颗粒的方法不可避免地影响了纳米复合材料的性能，因此研究胶粘剂对纳米复合材料性能的影响以及相应的改进策略显得尤为重要。
胶粘剂的选择对纳米复合材料性能的影响：胶粘剂作为纳米复合材料中纳米颗粒的连接剂，其选择对于纳米复合材料性能具有重要影响。
首先，胶粘剂的性质和耐久性直接影响到纳米复合材料的力学性能。
选择性能优良的胶粘剂能够提高纳米复合材料的强度和韧性，有效防止材料的断裂和疲劳损伤。
其次，胶粘剂的热稳定性和电学性能也是决定性因素。
适当选择具有高温稳定性和优异电学性能的胶粘剂，可以提高纳米复合材料在高温环境下的使用寿命和电子器件的可靠性。
最后，胶粘剂的耐化学性能也需要考虑。
在一些特殊工作环境下，纳米复合材料会暴露于酸碱等腐蚀性介质中，耐化学性良好的胶粘剂能够有效延缓纳米复合材料的老化和破坏。
胶粘剂对纳米复合材料性能的改进策略：为了提高纳米复合材料的性能，我们可以尝试以下改进策略。
1. 选择相容性优良的胶粘剂：为了确保纳米颗粒能够均匀分散在胶粘剂中，选择相容性优良的胶粘剂非常重要。
相容性差的胶粘剂可能会导致纳米颗粒团聚，形成界面剪切层，降低纳米复合材料的力学性能。
因此，我们可以通过优化胶粘剂的化学成分、分子结构和悬浮剂的选择等方式来改进胶粘剂的相容性。
2. 完善胶粘剂与纳米颗粒的界面结构：胶粘剂与纳米颗粒的界面结构对纳米复合材料的性能有着重要影响。
一般来说，强化界面的相容性可以提高纳米复合材料的力学性能。
可以通过调整胶粘剂的分子结构和表面改性纳米颗粒的表面性质，增加它们之间的相互作用力，从而加强界面的结合力。
3. 使用纳米填料增强胶粘剂性能：以纳米材料作为填料来增强胶粘剂的性能是一种有效的方法。
在胶粘剂中添加纳米填料，可以增加纳米复合材料的力学性能和热稳定性。
复合材料预浸料的主要质量技术指标
复合材料预浸料的主要质量技术指标复合材料预浸料是一种由纤维增强材料和预浸树脂组成的半制成品。
它具有良好的机械性能、优异的耐热性、耐腐蚀性和电绝缘性能等特点，在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域得到广泛应用。
为了确保复合材料预浸料的质量，需要对其进行严格的检测，并制定相应的质量技术指标。
1.纤维含量：纤维含量是评价复合材料预浸料性能的重要指标之一、纤维含量过高，容易导致材料黏度过高、流动性差；纤维含量过低，会影响材料的强度和刚度。
因此，需要根据实际应用要求确定适当的纤维含量范围。
2.力学性能：复合材料预浸料的力学性能包括弯曲强度、压缩强度、拉伸强度等。
这些性能直接影响复合材料的可靠性和使用寿命。
通常情况下，力学性能要求越高，预浸料的制备工艺和配方就越复杂。
3.热稳定性：复合材料预浸料在高温环境下的稳定性也是一个重要考量因素。
在航空航天等高温环境中的应用，需要确保材料在高温下不发生脱胶、脱溶或分解。
因此，预浸料的热稳定性是评估其性能的重要指标之一4.密度：密度是材料物理性能的重要指标，直接关系到材料在使用过程中的重量和体积。
低密度的复合材料可以减轻结构负荷，提高整体性能。
5.界面粘接强度：复合材料预浸料通常由纤维增强材料和树脂基料构成，二者间的界面粘接强度直接影响复合材料的整体性能。
界面粘接强度越高，复合材料的力学性能和耐热性就越好。
除了以上几个主要技术指标，还有一些次要技术指标也需要考虑。
比如，预浸料的粘度、固化时间、溶解度、热传导性能等等。
这些技术指标都需要根据实际应用需求进行调整和优化。
总之，复合材料预浸料的主要质量技术指标包括纤维含量、力学性能、热稳定性、密度和界面粘接强度等。
通过严格把控这些技术指标，可以保证预浸料的质量，从而确保复合材料制品在使用过程中具有优异的性能和可靠性。
【doc】复合材料用预浸料
复合材料用预浸料甜…五期簧臂科黧黧1999年lO.,qHi-TechFiber&Application 暧}尝;鼋,V o1.24No.5Oct.1999复合材料用预浸料一艨触槲 (7)1预浸料的基本概念成型方法对各类预浸料的要求..虽然预浸工艺预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物.制成树脂基体与增强体的组合物,是制造复合材料的中间材料它的一些性质直接带八复合材料中.是复合材料的基础.复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能对于复合材料设计师来说,预浸料是具有一定力学性能的结构单元,可用以进行结构设计.对于复合材料工艺工程师而言,预浸料是制造结构的原料.可直接用以制造各种复合材料构件.预浸料的优劣关系到复合材料的质量.因此.预浸料对复合材料的应用和发展具有重要意义.预浸料从40年代末期开始采用,但在很长一段时间没有给予足够的重视和得到应有的发展只有到了60年代束70年代初,高性能增强纤维如碳纤维,芳纶等的相继问世,预浸料才受到重视,有了长足的发展.随着增强纤维性能不断提高.促进了预浸料研究和开发.工艺技术日趋成熟,应用范围不断扩大.到了80年代,世界上大部分碳纤维都是以预浸料的形式应用的近年来,新型高性能热塑性树脂的出现,复合材料的某些性能得到进一步提高.但因熔点高,熔融粘度大.没有合适的低沸点溶剂可溶,给预浸料的制造带来一系列新问题,需要I八新概念,采用新工艺.于是开发了许多新的预浸料工艺方法目前预浸料制造已成了一种专门的工艺技术,由专业化工厂进行生产, 制造技术有了很大提高,质量控制得到加强, 实现了工艺过程的自动化,可以保证产品的稳定性.另外,预浸料品种多样,能够满足不同收稿日期:19990828和树脂体系配方仍是各公司或厂家的专利,但是,不同规格,品种,不同性能的预浸料已商品化,可以适应航空,航天工业乃至国民经济各个部门的应用.1.1对预浸料的基本要求:预浸料的一些性能基本上原封不动的带到复合材料及其构件中.是复合材料性能的基础,复合材料成型时的工艺性能和力学性能取决于预浸料的性能.通常对预浸料的主要要求如下:(1)树脂基体和增强体的匹配性好.即增强体表面经过处理和树脂基体相容.以使复合材料有优良的层间强度.f2)具有适当的粘性和铺覆性.粘性不宜太大.以便铺层有误时可以分开重新进行铺贴而预浸料又无损坏;粘性也不能太小,使在工作温度下两块预浸料能粘贴在一起不致分开.复杂形状或曲率大的构件,要求预浸料在一定的外力作用下,能服贴地粘贴在模具上,去掉外力也不会反弹从模具上脱开.p)树脂含量偏差应尽可能低至少控制在--+3%以内.以保证复台材料纤维体积含量和力学性能的稳定性对于非吸胶预浸料尤其是这样.希望树脂含量偏差能控制在±1%以内(4)挥发分含量尽可能小.一般在2%以下.以降低复合材料中的孔隙含量.提高复合材料的力学性能主要承力构件预浸料的挥发分含量要求控制在0.8%以下(5)具有较长的贮存寿命,通常要求室温下的粘性贮存期大于1个月,一180C下大于6个月, 以满足复合材料铺贴工艺和力学性能要求.-(6)固化成型时有较宽的加压带,即在较宽第五期张风翻:复合材料用预漫料.29.的温度范围内加压,都可得到满意的复合材料构件而对性能无明显影响(7)有适当的流动度.层压件流动度可以大一些,以便树脂均匀分布并浸透增强材料;夹层结构流动度应比较小,以使面板和芯材能牢固的结合在一起1.2预浸料的基本特征先进复合材料用的预浸料有以下特征: (1)可以正确控制增强体的含量和排列由于在预浸过程中准确控制了树脂含量,固化时树脂流出很少,可以得到精度很高的成品. (2)是干态材料,容易铺层制品可以局部加强,通过改变预浸料层数,能够制得不同厚度的制品(3)制品表面精度高因为浸渍完全,预浸料中无气泡,因此,制品表面光洁,质量高. (4)预漫料作为中间材料有利于文明生产和安全生产.(5)对树脂有一定要求,选择范围较窄.通常在室温应是半固态到固态,粘度小的树脂尚需增牯溶液法制预浸料树脂应能溶于常用低沸点溶剂中(6)制造工序较多,价格昂贵.13预浸料的原材料预浸料的原材料包括增强体和基体,主要辅助材料是离型纸和压花聚乙烯薄膜.预浸料用增强体主要是碳纤维,芳纶,玻璃纤维及其它们的织物.其它纤维如硼纤维, 图1-1预浸料用增强体.30.高科挂许秸与.i皇用第二十四卷图1-2预浸料用基体超高相对分子质量聚乙烯纤维,碳化硅纤维等在目前结构复合材料中使用较少.见图1-1.预浸料用树脂基体包括热固性树脂和热塑性树脂两大类,结构复合材料常用树脂基体见图1-2.预浸料用离型纸是表面涂有防粘层的牛皮纸.压花聚乙烯薄膜应具不同颜色,以防不同预浸料在铺层时混料.13.1对增强材料的要求做为预浸料的增强材料通常应满足以下要求:(1)具有高的强度和模量,断裂伸长率应大,且性能的分散性应尽可能小.(2)纤维的线密度或织物的面密度要稳定.(3)纤维经过表面处理,和树脂结合有较佳的界面性能.(4)纤维经过上浆处理,上浆剂和基体树脂相容性好,在保证其它性能的前提下,上浆剂含量要少,以利于浸胶,通常在1%左右. (5)单向预浸料所用纤维应是无捻或解捻纤维,以利于浸胶时纤维分散.(6)无毛团,断丝,尽可能没有毛丝.表1—1选择纤维应考虑的主要性能第五期张风翻:复合材料用预浸料.31.增强材料的基础是各类纤维,选用纤维时应从表1—1所示的诸方面加考虑.13.2对树脂基体的要求不同预浸料制各方法,树脂应具有不同的性能.溶液浸渍法树脂基体应能溶解于常用低沸点溶剂中,如丙酮,甲基乙基酮等;直接热熔法树脂基体的熔融温度要低,熔融后应有较低的粘度;薄膜压延法树脂基体成膜性能要好;粉末法树脂基体粉末的粒度要均匀,直径要小,粉末直径最好小于增强纤维的直径.此外,做为预浸料的树脂基体,还应考虑表1—2所列的性能.飞机复合材料构件的制造,通常需要较长的时间在预浸料状态下贮存和工作花费的时间较多,在常温下1个月左右,一l8℃l2个月上的贮存期内,要求预浸料的性能不变,这主要取决于树脂基体的性能.预浸料的挥发分含量和树脂流动性均影响到复合材料的空隙含量.挥发分含量高,成型的复合材料难免残留部分溶剂;树脂熔融粘度大,流动性差,不利于对纤维的浸润,成型复合材料的拐角处往往有贫树脂现象,这些都会造成复合材料空隙增大,严重降低复合材料的力学性能.希望树脂的固化温度低,固化时间短.但一般的规律是固化温度随树脂基体耐热性能的提高而增加,固化时间随固化温度的提高而缩短.目前,180℃左右的固化温度还是可以接受的若固化温度超过300℃,从工艺技术和制造表1—2对树脂基体的要求性能要求在差成型温度低,压力小,时间短预浸料加压带宽:适于共固化成型.适于零吸胶工艺粘性适中,铺覆性好挥发分低对人体无害耐热性釜冀雀嚣度适当高对水,化学药品.油类抗耐性能良好蓑放速率茬囊储存寿命长成本考虑,都会带来很多困难,在配方设计中应尽可能降低固化温度.树脂基体本身和所用溶剂对工作环境和人体安全不应有严重的危害.根据上述情况选择树脂基体时,要考虑的因素很多,必需结合复合材料的要求,具体分析,对多种性能进行综合平衡,见表1-3.1.3.3对离型纸的要求离型纸是预浸料和复合材料工艺过程用的辅助材料虽然不进入复合材料构件,但对预浸料的性能却有重要影响,其主要要求如下:表1—3不同类型树脂基体的基抽陛能_32.高科丝纤维与应用第=十四卷BL～一漂白牛皮纸;NATL～一天然牛皮纸;sBL一一半漂白的牛皮熊;MF～～机器抛光SC--～超级亚光纸;12/12----~T表面聚乙烯均为l2Ib/3O00f(;80----80Ib/3O00fi~;2Fl,7N～～表示上,下表面的脱摸水平,l脱模水平高,9最低(1)具有足够的拉伸强度和撕裂强度,使用中不断裂.(2)预浸料可以离型纸表面方便取下,不残留剩余物.(3)离型纸用树脂和纸结合牢固.不脱落,不被常用低沸点溶剂所溶解.(4)具有良好的尺寸稳定性.且不随环境温度,湿度而变化.厚度稳定均匀.分差尽可能小,以利于树脂基体含量的闭环自动控制. (5)双面离型纸两面的脱模能力应有差别,即粘贴预浸表面的脱模能力,应较未粘贴表面为差.为了满足主述要求,美国主要离型纸厂家Daubert公司和Akrosil公司采用不同基纸,发展了多种涂覆技术.制得了性能不同,用途各异的离型纸.如①Akrosil公司的超级亚光纸.其纤维短而致密,表面光滑,厚度均一,但对湿敏感.吸湿后易变形:②乳胶(1atex)饱和加压纸.由于乳胶是一种可渗透到纸中的增塑剂,使纸的尺寸稳定性好,柔韧性优良,适于复杂的表面和Geber切刀剪裁的预浸料,较前者有更好的脱模效果;③尺寸稳定纸.两面涂有粘土(clay),表面光洁,尺寸稳定,和前述两种纸的差别是纸纤维长.在湿潮环境不伸长:④聚乙烯涂覆纸,纸的两面都涂覆有低密度聚乙烯,表面光滑,尺寸稳定性好,而且不吸湿,缺点是脱模效果稍差,使用温度受聚乙烯的限制,不得高于IO0"C;⑤单面加压纸,单面涂覆,低价,为预浸料制备过程工艺用纸,仅用于给预浸料加压时起隔离作用Akrosil公司典型离型纸的性能见表l一4.(未完待续)【编者按】从本期开始,本刊开设技术讲座"专栏.首期由张凤翻研究员撰稿,主讲内容为"复合材料用预浸料,将分五期连续刊载.各期主要内容如下:1.预浸料基本概念和要求;2.预浸料制备工艺(I)热固性树脂预浸料制备;3.预浸料制备_T-艺(II)热塑性树脂预浸料制备;4.预浸料质量控制;5.预浸料类型和性能;附参考文献敬请广大读者关注,并对如何办好该栏目提出宝贵意见.。
粘度对复合材料制品品质的影响研究
粘度对复合材料制品品质的影响研究第一章前言复合材料是一种由至少两种不同类别的材料组成的材料。
由于复合材料具有高强度、高刚度和轻质的特点，因此被广泛应用于汽车、飞机、航天器等领域中。
而复合材料的物理性质直接影响到制品的品质，因此深入研究复合材料的物理性质是非常必要的。
其中，粘度是复合材料中一个极为重要的物理指标，对复合材料制品品质有着重要的影响。
第二章粘度的概念及其性质粘度是流体所具有的抵抗内部摩擦阻力的一种物理指标，在液体领域中具有十分重要的意义。
粘度的单位是帕斯卡秒(Pa·s)。
粘度的物理性质主要有两个方面，分别是流动性和阻碍性。
流动性指的是流体在贯穿内部空间时所表现出的从高位势到低位势的倾向。
阻碍性指的是流体的阻力，比如油流经管道时所受到的阻力。
第三章粘度对复合材料制品品质的影响粘度是影响复合材料制品品质的重要物理指标之一。
对于复合材料中的树脂基体，粘度的高低直接影响到其成型过程的控制和固化时间的调节。
当树脂基体的粘度过高时，由于固化时间过短，成型困难，产生的制品质量会降低，反之亦然。
对于复合材料中的纤维增强材料，粘度也有着较大的影响。
当流态树脂的粘度过高时，纤维增强材料的包覆率降低，最终的制品质量也就无法保证。
相反，当流态树脂的粘度过低时，纤维增强材料则很难完全浸润，产生裂纹，最终同样会影响到制品质量。
第四章如何控制复合材料中粘度的影响在复合材料制品生产的过程中，要想保证产品质量，就必须控制树脂基体和纤维增强材料的粘度。
通常，控制粘度的方法主要有物理法、化学法、加工法等。
（一）物理法物理法主要是通过改变温度、压力等条件来控制树脂基体和纤维增强材料的粘度。
以调节温度为例，温度对树脂基体和纤维增强材料的粘度影响较大。
对于树脂基体来说，当温度升高时，其粘度会降低，加快了成型速度，同时影响到固化的时间。
对于纤维增强材料，当温度升高时，其表面张力减小，润湿性和浸润性增强，包覆率提高。
当然，在改变温度的同时也要考虑到树脂固化时间、纤维增强材料的热稳定性等因素。
成型压力对自粘性预浸料复合材料性能的影响
固化 过程 中成 型压 力 大小 对 性 能 的 影 响 ， 针对 某 小 型无人 机 飞机 机体 结构使 用 的 预浸料 材料及 其所 适 用 的真空袋 与热 压 罐 成 型 工 艺 ， 备 了不 同压 力 条 制 件 下 的试件 。蜂 窝 夹层结 构 面板试 件是 通过模 拟 共 固化成 型 的实 际状 态制备 的。
一
２ ２ 试 件 制备 ．
在平 板模 具 上进行 单 向带层 合板 和蜂 窝夹 层结
构面板 试 件 的铺 层 ， 每铺 放 ２— ３层 后抽 真空 预压 实 次 ， 同试 板 的制 备 状 态 见 表 ２和表 ３ 不 。制 备 类
似 共 固化成 型 受 压 状态 的复 合 材 料／ 窝 夹层 结 构 蜂
２１ 材 ． 料
用 于 飞机复 合材 料构 件制 造 的预浸 料材 料 是依 据 设计 要求 、 结构 特点 、 造工 艺及 成本 控制 的需 要 制 进 行选 择 的 ， 常是 按 照 材 料 制 造 商提 供 的技 术 资 通 料 或规 范 中规 定 的 固化 工 艺条件 进行 固化 。 由于在 小 型无 人机 飞机机 体结 构设 计 中通 常采用 复 合材 料 整体 共 固化设 计 技术 ， 即在 大 面积 以蜂 窝 夹 层 结 构 为 主的构 件结 构 中利用 复合 材料 的 可设计 性将 梁 缘 条 、 缘条 等 主体 受 力结 构 以及 力 的扩 散 结 构 均设 肋 计在 制件 上 ， 成 一体 化 混 合 式 承力 结 构 ］所 以 形 ，
文献［ ］ 同。 ９相
试 板 的 固化 成 型 在 进 口美 国 Ｔ Ｃ公 司 的 ３× Ｅ
作者简介 ：赵鹏 飞 （ ９２ ） １６ 一 ，男 ，研究员 ，主要从事小型无人机飞机研制工作 。
预浸料制备方法影响复合材料湿热稳定性的原因分析
9O 的正交铺层试样 是为了保证在拉伸中能实现 芯部出现横向裂纹而整个试样不断裂 从而有效 地测定不同应力水平下芯部出现的横向裂纹数 目
将未经水煮的干态试样和经水煮 4Sh 的湿态 试样 在拉伸到不同应力水平时芯部出现的横向 裂纹密度对应变水平作图 便得到如图 4 所示的
第 21 卷 增刊
航空学报
Vol. 21 Sup .
2000 年 4 月
ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICA
Apr. 2000
一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一一
文章编号 1000 8 3( 2000) S0 0S81 04
示+ 用 $CDEFGC358(@型 /0* 材 料 试 验 机 进 行 单
向 拉伸!拉 伸速率9866=6HC+试样 分 成 I组!每
组 (根试样+将第 5组试样拉伸至断裂!计算其拉
伸断裂强度+将其余 (组试样分别拉伸到应力水
平为断裂强 度的 I)J!2)J!4)J!>)J和 >(J!
卸 载!取 下 试 样!在 光 学 显 微 镜 下 观 察!数 出 工 作 段 出现的 横 裂 纹 数 目!以 单 位 长 度 的 裂 纹 数 目 表 示 裂 纹 密 度 ,5=()66.+
增刊
过梅丽等: 预浸料制备方法影响复合材料湿热稳定性的原因分析
S SB
较长时 两条曲线在出现了第 个平台后又进一
不同双马树脂制备预浸料对复合材料单向板力学性能的影响
不同双马树脂制备预浸料对复合材料单向板力学性能的影响李金亮;高小茹;李文斌
【期刊名称】《纤维复合材料》
【年(卷),期】2022(39)2
【摘要】采用热熔预浸技术,对TR525型树脂和改性BMI型树脂制备了两种规格的东丽T700预浸料,测试了预浸料的物理性能,并且用DSC法测出了两种树脂的固化曲线,确定了树脂的固化制度。
对东丽T700/TR525型预浸料和东丽T700/改性BMI型预浸料分别制备了复合材料单向板,对单向板力学性能进行了测试。
结果表明,东丽T700/改性BMI型复合材料单向板0°拉伸强度、90°拉伸强度和层间剪切强度比东丽T700/TR525型复合材料单向板分别高出15.00%、87.39%和
27.72%,达到了2391.22MPa、24.38MPa和84.86MPa。
【总页数】4页(P20-23)
【作者】李金亮;高小茹;李文斌
【作者单位】哈尔滨玻璃钢研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TQ3
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复合材料用预浸料
技术讲座(续2)2.2热塑性树脂基体预浸料的制备工程用高性能热塑性树脂如PEEK 、PEI 、PPS 等一般熔点较高,超过300e 。
熔融粘度大,而且粘度随温度的变化很小,这就给热塑性树脂基复合材料的成型工艺带来很大困难,制造热固性树脂预浸料的常规方法通常不能用于制造热塑性树脂预浸料。
于是,热塑性树脂基体预浸料的制备就成为热塑性树脂基复合材料研究极为重要的课题。
近20年来,国内、外开展了大量研究工作,采取了多种工艺方法,获得了不少成果,常用的工艺方法如下:2.1.1溶液浸渍法高性能热塑性树脂特别是PEEK 、PPS 一类结晶型高分子,没有合适的低沸点溶剂可溶,不便用溶液法制预浸料。
但也有一部分非结晶型树脂如PEI 、PEK-C 、PES 等可溶解在部分溶剂中,不过常用的低沸点溶剂对其溶解度有限,用低浓度的的浓液即便采取不同工艺措施也难以得到树脂含量在35%左右的预浸料,为此,常用混合剂,增大树脂的溶解度,随之提高预浸料的树脂含量,满足对不同树脂含量预浸料的要求。
该法可以使用热固性树脂溶液法预浸设备及其工艺,但需增加熔融炉,使树脂熔融并粘附在增强材料上。
2.2.2泥浆法该法的关键是制备泥浆。
通常是将树脂粉末悬浮于具有要求特性的液体介质中,后者多为含增调剂聚环氧乙烷、甲基乙基纤维素的水溶液。
树脂粉末应尽可能的细,直径最好在10L m 以下并小于纤维直径,以便分布均匀并使纤维浸透。
为提高树脂对纤维的浸透性,可加入润湿剂,烷基芳基聚醚醇是有效的润湿剂。
工艺过程和溶液法类似,不同的是纤维束进入树脂槽经过数组导辊,使纤维进一步分散和展平,并同聚合物泥浆很好地接触,使树脂粉末进入纤维束。
随后通过挤压辊挤掉多余的树脂,通过加热炉,除去水或稀释剂,再将树脂和纤维加热,使熔化并粘接在一起,详见图2-8。
这种工艺可以使树脂均匀浸渍,但水和增稠剂处理不当,会影响复合材料的性能。
2.2.3热压工艺这种方法所用设备为热压机,是将定量树脂复合材料用预浸料张凤翻(北京航空材料研究院,北京100095)图2-8制备预浸料的泥浆式艺1纱架;2蓖子;3,4,5,6导向辊;7聚合物泥浆浴;8导向机构;9干燥室;10加热模;11牵引;12收卷第二十五卷第一期高科技纤维与应用Vol.25No.12000年2月Hi-Tech Fiber &A pp licationFeb.200031第一期张凤翻:复合材料用预浸料粉末均匀地分布在热压板上,用增强纤维织物盖上树脂,放第二块热压板,加热到树脂的加工温度,使其熔融,慢慢施压,使树脂进入织物。
粘弹性复合材料的性能研究及其应用
粘弹性复合材料的性能研究及其应用近年来，粘弹性复合材料在工业上的应用越来越广泛。
它的复合结构和粘弹性能使得它在不同领域中有着广泛的应用。
今天，我们将从三个方面来探讨粘弹性复合材料的性能及其应用。
一、粘弹性复合材料的结构粘弹性复合材料是由粘弹性聚合物和纤维增强材料复合而成。
它主要包括两种类型：纤维增强粘弹性聚合物基复合材料和纤维增强粘弹性薄膜基复合材料。
前者是将聚合物涂覆在纤维增强材料的表面，形成一层连续的聚合物层，并通过纤维和聚合物之间的化学反应或机械固化形成复合材料。
后者是将聚合物涂覆在聚酰亚胺（PI）或聚碳酸酯（PC）等基薄膜卷材表面，形成一层连续的聚合物层，并通过吸附和化学键的形成形成复合材料。
二、粘弹性复合材料的性能粘弹性复合材料的性能可以分为以下几个方面：1、高强度、高刚度和高吸能性能纤维增强材料的高刚度和高强度与粘弹性聚合物的高吸能性能相结合，形成了一种高强度、高刚度和高吸能的材料。
纤维增强粘弹性薄膜基复合材料的吸能性能更优秀，是由于聚合物薄膜的弹性模量明显低于纤维增强基材。
2、高耐久性能粘弹性复合材料的高强度和高刚度使得它能够承受高强度的振动和应力，同时它也具有很好的耐久性能。
在寿命测试中，它的力学性能不会明显下降，功能和性能不会受到明显影响。
3、高温性能粘弹性复合材料的聚合物具有极高的高温性能，是由于它们具有非常高的玻璃转换温度。
高温下，该材料的力学性能不会明显下降，这使得它在高温环境下仍然具有很好的性能。
三、粘弹性复合材料的应用粘弹性复合材料在航空、航天、军事、汽车、机械、建筑等多个领域都有广泛应用。
1、在航空航天领域中，粘弹性复合材料可以用于制造高强度、高刚度和高吸能的飞机主翼和前部机身结构。
2、在建筑领域中，粘弹性复合材料可以用于制造高耐久性能和高温性能的结构件，例如桥梁、隧道等。
3、在机械领域中，粘弹性复合材料可以用于制造具有高吸能性能的减震器和防爆包装材料。
总之，粘弹性复合材料具有非常优越的力学性能和高耐久性能，适用于多种不同领域。
复合材料的界面粘结性能分析
复合材料的界面粘结性能分析复合材料，这四个字在如今的科技领域和工业生产中可太常见啦！从航空航天的高精尖设备，到我们日常生活中的小物件，都可能有复合材料的身影。
那今儿咱就来好好唠唠复合材料的界面粘结性能。
就说我之前有一次去参观一家工厂，他们专门生产那种用在汽车上的复合材料零部件。
我看到工人们在操作台前忙忙碌碌，一堆堆材料经过各种处理，最后变成了一个个精致的零件。
当时我就特别好奇，这复合材料到底是咋能结合得这么牢固，还能发挥出那么好的性能呢？咱们先来说说复合材料界面粘结性能到底是个啥。
简单来说，就是复合材料中不同成分之间相互连接、相互作用的能力。
就好比两个人手拉手，这手拉手的力度和紧密度，就决定了他们能不能一起稳稳地向前走。
如果这界面粘结性能不好，就像是两个人手没拉紧，一遇到点儿风吹草动，可能就松开了，那整个材料的性能也就大打折扣啦。
那影响这界面粘结性能的因素都有啥呢？首先就是材料本身的性质。
不同的材料，它们的化学结构、物理性能都不一样。
比如说，一种材料表面很光滑，另一种材料表面很粗糙，那它们俩要粘结在一起，难度可就不一样了。
再比如说，有些材料的分子极性强，有些弱，这也会影响它们之间的粘结效果。
然后呢，加工工艺也起着至关重要的作用。
就像炒菜，火候、调料的添加顺序都有讲究。
复合材料的加工也是一样，温度、压力、时间等等，任何一个环节没把握好，都可能影响到最后的界面粘结性能。
我给您举个例子啊，有一次在实验室里，学生们做一个复合材料的实验，就因为加热的温度稍微高了那么一点点，结果做出来的材料界面粘结性能差得一塌糊涂，之前的努力都白费了，那叫一个可惜哟！还有啊，环境因素也不能忽视。
湿度、温度、化学物质的侵蚀，这些都可能对复合材料的界面粘结性能产生影响。
想象一下，一块复合材料放在潮湿的环境里，时间长了，界面可能就会被水汽渗透，粘结效果自然就下降了。
那怎么去评估这界面粘结性能呢？这可有不少方法。
比如拉伸试验，就像拔河一样，看看材料能承受多大的拉力才会断开。
预浸料树脂含量标准
预浸料树脂含量标准预浸料是指将纤维增强材料与树脂基体在生产过程中预先混合制成的复合材料。
预浸料具有优异的性能，如高强度、耐腐蚀、绝缘等，在航空、航天、汽车、体育器材等领域得到广泛应用。
预浸料树脂含量是预浸料的关键指标之一，它对预浸料的性能和加工工艺具有重要影响。
本文将介绍预浸料树脂含量标准，并重点讨论其对性能的影响及选择考虑的因素。
一、性能影响1、机械性能预浸料树脂含量对预浸料的机械性能有很大影响。
随着树脂含量的增加，预浸料的强度和模量通常会提高，但韧性会降低。
这是因为树脂基体在复合材料中起到了粘合剂的作用，它可以将纤维增强材料牢固地结合在一起，从而提高预浸料的整体强度和刚度。
然而，过高的树脂含量会使预浸料变得过于脆硬，导致其韧性下降。
2、热稳定性预浸料树脂含量对预浸料热稳定性有很大影响。
一些树脂基体在高温下容易分解，导致预浸料在高温环境下性能下降。
因此，在选择预浸料树脂时，应考虑其在高温下的稳定性。
通过调整预浸料树脂含量，可以优化预浸料的热稳定性能。
3、耐腐蚀性预浸料树脂含量对预浸料的耐腐蚀性有一定影响。
一些树脂基体对化学物质（如酸、碱等）敏感，容易受到腐蚀。
因此，在选择预浸料树脂时，应考虑其在特定环境下的耐腐蚀性能。
通过调整预浸料树脂含量，可以优化预浸料的耐腐蚀性能。
4、电性能预浸料树脂含量对预浸料的电性能有很大影响。
一些树脂基体具有较好的绝缘性能，可以用于制备绝缘材料。
而有些树脂基体则具有较好的导电性能，可以用于制备导电材料。
通过调整预浸料树脂含量，可以优化预浸料的电性能。
二、选择考虑1、使用环境在选择预浸料树脂含量时，应考虑使用环境因素。
例如，在高温环境下，应选择具有高温稳定性的树脂基体；在腐蚀性环境下，应选择具有耐腐蚀性的树脂基体；在电气环境下，应选择具有良好电绝缘性能或导电性能的树脂基体。
2、材料性质预浸料树脂含量选择还需考虑材料性质因素。
例如，不同种类的纤维增强材料对树脂基体的浸润性不同；不同种类的树脂基体固化温度、固化时间等参数也各不相同。
复合材料预浸料铺层 错位要求
复合材料预浸料铺层错位要求一、概述复合材料预浸料是近年来广泛应用于航空航天、汽车、船舶和体育器材等领域的一种新型材料。
它具有重量轻、强度高、耐腐蚀、设计自由度高等优点，因此备受关注。
而在复合材料的制备过程中，预浸料的铺层错位是一个非常重要的环节，直接关系到制品的质量和性能。
本文就复合材料预浸料铺层错位要求进行探讨。
二、复合材料预浸料铺层错位的概念1. 复合材料预浸料复合材料预浸料是一种预先浸渍树脂的纤维材料，其构成包括纤维和树脂。
纤维一般采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，而树脂则通常为环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂等。
预浸料在制备过程中具有灵活性高、成型周期短、成本低等优势，因而备受青睐。
2. 铺层错位铺层错位是指在将多层预浸料覆盖在一起时，各层之间出现的错位现象。
错位可以保证复合材料在承载力方面得到充分的利用，从而提高材料的性能。
三、复合材料预浸料铺层错位的原因1. 制备工艺制备复合材料时，常采用手工或自动化设备进行预浸料的铺层工作。
在这个过程中，人为因素和机械设备的准确度都可能导致铺层错位的产生。
2. 材料性能不同类型的纤维和树脂材料具有不同的特性，例如纤维的柔韧性和尺寸稳定性，树脂的粘度和流动性等，这些性能差异也可能导致铺层错位的产生。
3. 外界条件制备过程中的温湿度条件，工作环境的干净程度等外界条件也可能对铺层错位起到一定的影响。
四、复合材料预浸料铺层错位的影响1. 成品强度铺层错位会导致复合材料的强度分布不均匀，使得材料在承受载荷时出现局部应力集中的现象，从而降低材料的整体强度。
2. 表面质量铺层错位还会在复合材料表面产生起伏不平的区域，导致制品外观质量不佳，甚至可能造成产品的表面缺陷，影响整体美观度。
3. 使用寿命铺层错位还可能导致复合材料的使用寿命缩短，如局部应力集中可能导致材料的疲劳破坏，降低了产品的可靠性和使用寿命。
五、复合材料预浸料铺层错位的修正方法1. 工艺改进采用自动化设备进行预浸料的铺层工作，可以减少人为因素对错位的影响，提高制备精度，降低错位的概率。
影响复合材料性能的因素
影响复合材料性能的因素复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的材料，其性能受到多种因素的影响。
首先，材料的成分对复合材料的性能有着重要的影响。
不同的成分会影响复合材料的密度、强度、硬度、耐磨性等性能指标。
例如，玻璃纤维和碳纤维是常用的增强材料，它们的强度和刚度很高，可以有效提高复合材料的强度和刚度；而树脂是常用的基体材料，不同种类的树脂会影响复合材料的耐腐蚀性、耐热性等性能。
其次，复合材料的制备工艺也会影响其性能。
不同的制备工艺会影响复合材料的成型质量、成型效率、成型成本等方面。
例如，手工层叠工艺和自动化预浸料工艺是常用的制备工艺，它们会影响复合材料的纤维含量、树脂含量、纤维排列方式等方面，进而影响复合材料的性能。
另外，环境因素也会对复合材料的性能产生影响。
复合材料在不同的环境条件下，其性能表现也会有所不同。
例如，在高温环境下，复合材料的热膨胀系数会增大，导致尺寸稳定性变差；在潮湿环境下，复合材料容易受潮变软，失去原有的强度和刚度。
此外，复合材料的表面处理也会对其性能产生影响。
表面处理可以改善复合材料的表面粗糙度、耐磨性、耐腐蚀性等性能。
常见的表面处理方法包括喷砂、化学处理、涂层等，这些方法可以有效提高复合材料的表面质量和使用性能。
最后，复合材料的使用条件也会对其性能产生影响。
不同的使用条件会对复合材料的力学性能、热学性能、耐久性能等方面提出不同的要求。
因此，在实际应用中，需要根据具体的使用条件选择合适的复合材料，并且进行必要的设计和改进，以保证其性能满足使用要求。
综上所述，影响复合材料性能的因素包括材料的成分、制备工艺、环境因素、表面处理和使用条件等多个方面。
在实际应用中，需要综合考虑这些因素，合理选择材料和工艺，以确保复合材料具有良好的性能和稳定的品质。
复合材料的性能
复合材料的性能复合材料是由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有优异的性能和广泛的应用前景。
复合材料的性能受到多种因素的影响，包括材料的成分、结构和制备工艺等。
本文将从力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和导热性能等方面对复合材料的性能进行探讨。
首先，复合材料的力学性能是其最重要的性能之一。
由于复合材料由不同的材料组合而成，其力学性能往往优于单一材料。
例如，碳纤维增强复合材料具有很高的强度和刚度，能够在航空航天、汽车和体育器材等领域得到广泛应用。
此外，复合材料的疲劳性能也很好，能够在长期受到循环载荷的情况下保持稳定的性能。
其次，复合材料的耐热性能也是其重要的性能之一。
由于复合材料通常由有机高分子材料和无机材料组成，因此其耐热性能较好。
例如，碳纤维增强复合材料在高温下仍能保持较高的强度和刚度，因此在航空航天领域得到广泛应用。
此外，复合材料还可以通过改变材料成分和结构来提高其耐热性能，满足不同工程领域的需求。
另外，复合材料的耐腐蚀性能也是其重要的性能之一。
由于复合材料通常具有较好的化学稳定性，能够在酸碱和盐类腐蚀介质中保持稳定的性能。
例如，玻璃纤维增强复合材料具有很好的耐腐蚀性能，能够在海水和化工介质中长期使用而不受到腐蚀。
因此，复合材料在海洋工程和化工领域得到广泛应用。
最后，复合材料的导热性能也是其重要的性能之一。
由于复合材料通常具有较好的导热性能，能够在高温和低温环境下保持稳定的性能。
例如，碳纤维增强复合材料具有很好的导热性能，能够在高温环境下保持较高的导热性能，因此在航空航天和汽车领域得到广泛应用。
综上所述，复合材料具有优异的性能，包括力学性能、耐热性能、耐腐蚀性能和导热性能等。
这些性能的优异使得复合材料在航空航天、汽车、化工和海洋工程等领域得到广泛应用，并具有广阔的发展前景。
随着科学技术的不断进步，相信复合材料的性能将会得到进一步提升，为人类社会的发展做出更大的贡献。
预浸料的铺放适宜性评价(一)——粘性篇
预浸料的铺放适宜性评价(一)——粘性篇黄文宗;孙容磊;连海涛;王庆友;张鹏;宋文娟【期刊名称】《玻璃钢/复合材料》【年(卷),期】2013(000)006【摘要】在自动铺带成型过程中,粘性和铺覆性是用于描述预浸料是否适合铺贴的两个重要因素,将粘性和铺覆性分别独立地研究能更好地理解预浸料的铺放适宜性.本文主要是针对预浸料的粘性进行探索,论述了预浸料粘性的物理意义,总结了当前国内外预浸料粘性的测量及表征方法,提出了以”平均剥离力”定量表征预浸料的粘性,并在自主搭建的试验平台上,研究了自动铺带成型过程中的主要工艺参数(取出时间、铺放压力、铺放速率、热风温度等)对预浸料粘性的影响.实验结果表明,在一定范围内,预浸料的粘性随取出时间先增大后减小,而随铺放压力的增加、铺放速率的减小、热风温度的升高而增大,为自动铺带工艺参数的控制提供了参考.【总页数】9页(P3-11)【作者】黄文宗;孙容磊;连海涛;王庆友;张鹏;宋文娟【作者单位】华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉 430074;华中科技大学机械科学与工程学院数字制造装备与技术国家重点实验室,武汉 430074;中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司,哈尔滨150066【正文语种】中文【中图分类】TB332;V261【相关文献】1.预浸料的铺放适宜性评价(二)——铺覆性篇 [J], 黄文宗;孙容磊;张鹏;宋文娟;连海涛;王庆友2.NY9200GA树脂体系预浸料自动铺放粘结性工艺研究 [J], 李勇;王敏;肖军;还大军;褚奇奕3.自动铺放工艺的复合材料预浸带的适宜性评价方法 [J], 张博明;王洋;叶金蕊4.面向高速铺放预浸料层间粘结性能研究 [J], 周煦洁;肖军;李勇;还大军;许爱华5.压力对预浸料铺放质量的影响研究 [J], 卫江因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
影响复合材料性能的因素
影响复合材料性能的因素
首先，复合材料的基体材料对其性能有着重要影响。
基体材料的性能直接影响
着复合材料的整体性能，如树脂基复合材料的强度、韧性、耐热性等，金属基复合材料的导热性、导电性等。
选择合适的基体材料对于提高复合材料的性能至关重要。
其次，增强材料也是影响复合材料性能的重要因素之一。
增强材料的种类、形状、分布状态等都会对复合材料的性能产生影响。
常见的增强材料包括玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，它们的不同特性会使复合材料表现出不同的力学性能和物理性能。
另外，制备工艺也是影响复合材料性能的重要因素之一。
制备工艺包括预处理
工艺、成型工艺、固化工艺等，不同的工艺会对复合材料的结构和性能产生重要影响。
合理的制备工艺可以提高复合材料的结合强度、表面质量、耐热性等性能。
此外，环境条件也会对复合材料的性能产生影响。
复合材料在不同的环境条件
下会表现出不同的性能，如在高温环境下的耐热性能、在潮湿环境下的耐腐蚀性能等。
因此，在实际应用中需要考虑到复合材料在不同环境条件下的性能表现。
总的来说，影响复合材料性能的因素是多方面的，包括基体材料、增强材料、
制备工艺、环境条件等。
只有在综合考虑这些因素的基础上，才能够更好地提高复合材料的性能，满足不同领域的需求。
希望本文的内容能够对复合材料的研究和应用有所帮助。
复合材料用预浸料5
第二十五卷第三期高科技纤维与应用Vol.25,No.32000年6月Hi 2Tech Fiber &A pp licationJ un.,2000文章编号:1007-9815(2000)03-0035-04技术讲座(续4)中图分类号:V 258文献标识码:A复合材料用预浸料张凤翻(北京航空材料研究院,北京100095)3预浸料的质量控制预浸料的一些性能将直接带入复合材料,复合材料的性能取决于预浸料的性能。
对于热固性树脂预浸料而言,在制造过程中,运输、储存期间均会发生化学变化。
热塑性树脂预浸料在上述情况下虽不发生化学变化,但聚合物分子量、分子量分布、纯度、结晶形态等对预浸料和复合材料性能及成型工艺均有很大影响,如树脂体系组成的微小变化、工艺过程控制不当或偶然失误,都会对复合材料带来无法挽回的损害,因此,对预浸料必须进行严格的质量控制。
国外已形成一整套严密地质量控制程序和方法,建立了保证预浸料制备过程各阶段性能的试验方法和标准,可以确保预浸料质量。
通常预浸料的研究开发和质量控制过程如图3-1。
3.1生产线上的质量控制生产线上的质量控制主要是控制预浸料的树脂含量,使其均匀、稳定和偏差尽可能小。
对于溶液预浸工艺一般树脂含量的偏差为±3%,热融预浸工艺通常树脂含量的偏差为±2%,直接热熔工艺制备窄带预浸料树脂含量控制精度可达±1%。
可以采用多种控制方法:俄罗斯航空工业用的预浸料用溶液浸渍法制备,预浸机上装有软χ射线仪,用以测定和控制树脂含量。
利用浸胶前后增强材料和预浸料对χ射线能量吸收的差异,反映预浸料树脂含量的多寡。
通过调节挤胶辊的位置或距离,改变预浸料在挤胶辊上的包角,控制预浸料的树脂含量。
美国、欧洲各国大都采用热熔预浸工艺,在预浸机上装有β射线仪,在制膜阶段沿胶膜宽度方向反复扫描,利用胶膜厚度不同对β射线穿透能力的差异,表征其树脂含量。
根据能量衰减的程度,反映树脂含量的变化,并进行控制。
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玻璃钢/复合材料成型压力对自粘性预浸料复合材料性能的影响赵鹏飞,赵景丽,何 颖(西北工业大学第365研究所,西安710072)摘要:本文通过试验比较了ACG 公司以M T M 28为树脂基体的几种预浸料经热压罐固化成型与烘箱真空固化成型层压板或蜂窝夹层结构面板试样的力学性能,验证了该类预浸料适用于两种固化工艺条件的规范是适当的。
关键词:无人机飞机机体;复合材料;预浸料;压力;力学性能中图分类号:T B332 文献标识码:A 文章编号:1003-0999(2010)04-0065-04收稿日期:2009 07 09作者简介:赵鹏飞(1962 ),男,研究员,主要从事小型无人机飞机研制工作。
1 概 述玻璃钢/复合材料及其蜂窝夹层结构在小型无人机飞机结构设计中已经获得了广泛的应用,适合于各种复合材料结构形式的制造工艺方法也得到了充分的使用与发展[1,9]。
用于飞机复合材料构件制造的预浸料材料是依据设计要求、结构特点、制造工艺及成本控制的需要进行选择的,通常是按照材料制造商提供的技术资料或规范中规定的固化工艺条件进行固化。
由于在小型无人机飞机机体结构设计中通常采用复合材料整体共固化设计技术,即在大面积以蜂窝夹层结构为主的构件结构中利用复合材料的可设计性将梁缘条、肋缘条等主体受力结构以及力的扩散结构均设计在制件上,形成一体化混合式承力结构[8,9],所以在选择无人机飞机结构用预浸料时需满足采用共固化工艺制造混合结构构件的需要。
就中温固化的复合材料而言,在温度、压力、加压点、真空度以及升温速率、降温速率等复合材料成型工艺参数中,温度、真空度和升、降温速率一般都是被明确限定的,那么选择在加温的开始就可以加压且能在0.1MPa 即真空压力下固化的树脂基体材料无疑能大幅度地降低制造成本。
英国ACG 公司生产的以MTM 28为树脂基体的预浸料就具有这样的性质,不但是一种应用广泛的结构材料,对蜂窝具有良好的粘接性,而且可以采用真空袋、热压罐或模压成型工艺进行固化成型。
那么,当使用这类预浸料以共固化工艺制造无人机混合结构复合材料构件,并且受使用容重较低的蜂窝对成型过程加压压力大小的限制时,究竟采用多大的固化成型压力才能获得满足设计性能要求的制件是有必要通过实验来确定的。
2 实验部分为研究复合材料层合板和蜂窝夹层结构面板在固化过程中成型压力大小对性能的影响,针对某小型无人机飞机机体结构使用的预浸料材料及其所适用的真空袋与热压罐成型工艺,制备了不同压力条件下的试件。
蜂窝夹层结构面板试件是通过模拟共固化成型的实际状态制备的。
2 1 材 料实验用预浸料为英国ACG (Advanced Co m pos ites Group)公司生产,材料特征见表1。
表1 预浸料材料特征名 称牌 号增强材料树脂基体含胶量/%重量/g m -2碳单向带M T M 28 1/T700SC 125 33%R W T700SC 增韧环氧树脂33125碳布预浸料M TM 28/CF0304 42%R WCF0304增韧环氧树脂42199玻璃布预浸料M TM 28/GF0300 40%R WGF0300增韧环氧树脂401052 2 试件制备在平板模具上进行单向带层合板和蜂窝夹层结构面板试件的铺层,每铺放2~3层后抽真空预压实一次,不同试板的制备状态见表2和表3。
制备类似共固化成型受压状态的复合材料/蜂窝夹层结构面板(靠模具或模板一侧的面板)的试板的方法与文献[9]相同。
试板的固化成型在进口美国TEC 公司的3652010年第4期成型压力对自粘性预浸料复合材料性能的影响6m热压罐或国产带抽真空设施的烘箱中进行,固化条件为:在整个循环过程中加980mbar真空压力和一定大小的罐压,以3!/m in的速率升温至120!(+5/-0!)保持1h,并在保持加压条件下以3!/m in的速率降温至60!时卸压后出罐。
为了比较,也制备了未制真空袋(即不施加真空压力和罐压)在热压罐中固化的试板。
在烘箱中抽真空成型的试板的固化温度条件与在热压罐中制备试板时相同。
表2 面板试件制备状态试件编号预浸料层数试板厚度固化条件CW A H G W A H碳布预浸料玻璃布预浸料10202.021 93按共固化工艺热压罐固化成型,罐压为0.25M Pa,真空压力为980m bar。
CW V H G W V H碳布预浸料玻璃布预浸料10202.061.99按共固化工艺真空固化成型,真空压力为980mbar。
表3 层压板试件制备状态试件编号预浸料层数试板厚度固化条件CUD A(P1)碳单向带16 2.28热压罐中固化成型,但未制真空袋。
CUD A(P2)碳单向带16 2.22热压罐固化成型,罐压为0M Pa,真空压力为980mb ar。
CUD A(P3)碳单向带16 2.03热压罐固化成型,罐压为0.5M Pa,真空压力为980mb ar。
CW A G W A碳布预浸料玻璃布预浸料10202.342.09热压罐固化成型,罐压为0.25M Pa,真空压力为980mb ar。
CW V G W V碳布预浸料玻璃布预浸料10202.332.31在烘箱中抽真空固化成型,真空压力为980mb ar。
C W A(P0) G W A(P0)碳布预浸料玻璃布预浸料10202.942.26在热压罐中固化成型,但未制真空袋。
试件的加工与控制也与文献[9]中所述的相同。
2 3 性能测试复合材料层压板和共固化复合材料/蜂窝夹层结构面板的力学性能测试按标准进行,即拉伸性能按GB/T3354 99、压缩性能按GB/T5258 95、弯曲性能按GB/T3356 99、剪切性能按J C/T773 82(96)。
具体性能测试结果见表4~表6。
3 结果与分析表4给出了分别采用热压罐成型和烘箱真空成型方法制备的蜂窝夹层结构上面板的力学性能,成型压力条件见表2。
由试验结果可见,尽管两种成型方法的固化压力不同,但相同预浸料上面板的力学性能没有明显差异或高低趋势,表明在使用ACG 公司生产的预浸料(MT M28/CF0304 42%RW、MT M28/GF0300 40%R W)制造蜂窝夹层结构复合材料时采用真空固化成型工艺是可行的。
表4 热压罐成型和烘箱真空成型蜂窝夹层结构上面板的力学性能性 能G W A H G W V H CW A H CW V H 拉伸模量/GPa28.927.565.467.1拉伸强度/M Pa366424739947泊松比0.1450.1440.0790.03压缩模量/GPa32.227.266.756.0压缩强度/M Pa349350495698弯曲模量/GPa30.527.359.564.7弯曲强度/M Pa59255811841104层剪强度/M Pa54.749.065.371.8表5给出了玻璃布和碳布预浸料经不同固化工艺或固化成型压力制备的层压板的力学性能,具体压力大小见表3。
可以看出,这两种材料经烘箱真空固化成型的试板的力学性能与经热压罐固化的相关性能相比虽互有高低,但也均在正常范围内,表明采用真空固化成型制造的玻璃布和碳布增强复合材料的力学性能是能够得到保证的。
试验也制备并测试了两种预浸料在固化成型时未加任何压力(即在不制真空袋的情况下放入热压罐中固化成型)制备的试板的力学性能,与施加了真空压力以及罐压制备的同类试板的力学性能相比,玻璃布预浸料复合材料的性能未表现出明显降低,但碳布预浸料复合材料的性能则出现了较大幅度的下降。
分析认为,预浸料所用增强材料织物的厚度及纤维束粗细是产生这种结果的主要原因,玻璃布GF0300为0.1mm 厚的平纹布,而碳布CF0304的厚度为0.2mm,使得玻璃布预浸料在铺层及冷抽过程中已达到被压实的程度,而且在后续的固化过程中材料的空隙含量也不会因为加热而显著增加,然而纹理粗的碳布则无法达到玻璃布的状况。
事实上,从表3中试板的厚度可以看出,GW A(P0)与G W V的厚度基本上是相当的,而C W A(P0)的厚度却比C W V和C W A662010年7月玻璃钢/复合材料要高出20%。
表5 玻璃布和碳布预浸料经不同固化成型压力制备的层压板的力学性能性 能G W A G W V G W 0C W A C W V CW 0拉伸模量/GPa27.223.724.556.657.442.7拉伸强度/M Pa465367419700777487泊松比0.1570.1460.1510.0450.0360.031压缩模量/GPa26.826.425.652.752.342.1压缩强度/M Pa397339335543600290弯曲模量/GPa27.322.822.852.749.536.9弯曲强度/M Pa617557512953808565层剪强度/M Pa67.454.961.27571.846.2表6 碳单向带预浸料在几种压力状态下成型的复合材料的力学性能性 能CUD A(P0)CUD A(P1)CUD A(P3)文献值0∀拉伸强度/M Pa14842210258517260∀拉伸模量/GPa11712111912190∀拉伸强度/M Pa13.864.165.990∀拉伸模量/GPa 6.207.807.970∀压缩强度/M Pa54810638900∀压缩模量/GPa10413310590∀压缩强度/M Pa13513290∀压缩模量/GPa8.338.700∀弯曲强度/M Pa11731324144017000∀弯曲模量/GPa133118110124层剪强度/M Pa50.486.585.480固化工艺条件120!/1h0压力120!/1h抽真空120!/1h抽真空+罐压0.5M Pa真空袋或热压罐成型(罐压0.14M Pa)如果说织物型预浸料主要用于无人机飞机蒙皮用蜂窝夹层结构的面板的话,那么碳纤维单向带预浸料则多用于主承力结构件或混合式结构中的主承力部位。
在对混合式结构采用共固化成型工艺进行制造时,同一结构中使用的不同预浸料应能适应相同的固化条件,所以在验证织物型预浸料在固化成型过程中对压力的要求的同时,验证碳纤维单向带预浸料的固化压力需要也是必要的,表6给出了M T M28 1/T700SC 125 33%R W预浸料在几种压力状态下成型的复合材料的力学性能。
比较性能试验结果可知,真空烘箱成型与热压罐成型(真空压力980m bar、罐压0.5M Pa)试样的力学性能是相当的,而对于在无压力情况下制备的试样来说,其在模量方面仍然与加压得到的试样的性能处在同一个水平下,但在强度方面特别是表现树脂性能的强度方面显然比加压条件下试样的强度要低得多。
碳纤维单向带预浸料含胶量相对较低,为保证性能,固化成型过程中施加所需的压力是必要的。