真空导入模塑工艺制备国产T700碳纤维/环氧树脂复合材料的研究

摘要

本文以国产T700碳纤维布、日本东丽T700碳纤维布和日本东邦T700碳纤维布为增强材料，环氧树脂LT5078A/LT5078B-1作为树脂基体，采用真空导入模塑工艺制备了碳纤维增强树脂基复合材料。对真空导入模塑工艺的充模温度，碳纤维布的织造方式，碳纤维布层数进行了优化。通过拉伸强度测试和三点弯曲测试，对复合材料的力学性能进行了对比和分析，得到了有价值的材料体系。对材料的耐候性能进行了测试和分析。以国产T700碳纤维布为增强材料成型了具有复杂结构的头盔。 (1)研究碳纤维布的织造方式和厚度对增强材料渗透率的影响，并研究了充模温度对成型材料的孔隙率的影响。平纹和斜纹织物的渗透率较大，有利于树脂充模。碳纤维布层数增大会提高纤维增强材料的渗透率，降低树脂充模效率。模具温度为20℃时，成型的材料孔隙率最低，范围为0.8％～2.2％。 (2)以拉伸和弯曲性能为评价标准，对树脂基体和碳纤维布进行对比。LT5078A/LT5078B-1树脂体系对碳纤维浸润性好，制备的CFRP性能较好。中简科技T700碳纤维平纹布为增强材料的CFRP具备较好的力学性能，其拉伸强度为835MPa，弯曲强度为770MPa。其纤维表面的轴向沟槽增大了表面积，能够与树脂形成良好界面。 (3)以LT5078/LT5078B-1树脂和国产T700碳纤维布制备复合材料试样，分别进行35天海水浸泡老化，25天氙灯辐照老化和10天盐雾老化。结果表明，拉伸强度的保持率分别为88.0％、87.4％、88.7％，能够满足应用需求。 (4)使用VIMP工艺成型CFRP头盔，在减重的同时具备良好的抗冲击性能，能够满足应用要求。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 碳纤维增强树脂基复合材料

1．1．1 树脂基体

1．1．2 碳纤维

1．1．3 CFRP的应用

1．2 真空导入模塑工艺

1．2．1 树脂在纤维增强材料中的流动

1．2．2 国内外发展现状

1．3 本文研究的目的及意义

第二章 研究内容与研究方案

2．1 研究内容与目标

2．2 难点与解决方案

2．2．1 难点分析

2．2．2 解决方案

2．3 研究方案

2．3．1 实验材料及设备

2．4 实验内容

2．4．1 树脂粘度

2．4．2 一维渗透率

2．4．3 温度对孔隙率影响

2．4．4 制备GFRP板材

2．4．5 制备CFRP拉伸试样和弯曲试样

2．4．6 耐候试验

2．5 测试与表征

2．5．1 拉伸强度测试

2．5．2 三点弯曲强度测试

2．5．3 孔隙率测试

2．5．4 吸水率测试

第三章 VIMP工艺研究

3．1 引言

3．2 纤维增强材料渗透率研究

3．2．1 树脂粘度测试

3．2．2 织物结构对渗透率的影响

3．2．3 织物层数对渗透率的影响

3．3 孔隙率研究

3．3．1 温度对孔隙率的影响

3．4 本章小结

第四章 碳纤维增强树脂基复合材料的对比研究

4．1 引言

4．2 树脂基体性能对比

4．2．1 树脂浇铸体力学性能

4．2．2 CFRP力学性能

4．2．3 断口形貌分析

4．3 碳纤维布性能对比分析

4．3．1 碳纤维增强树脂基复合材料的力学性能

4．3．2 断面形貌分析

4．4 制备CFRP头盔

4．4．1 制备工艺

4．5 本章小结

第五章 碳纤维增强树脂基复合材料的耐候性能研究

5．1 引言

5．2 海水浸泡加速老化实验

5．2．1 吸水率测试

5．2．2 海水浸泡对CFRP拉伸性能和弯曲性能的影响

5．2．3 OFRP表面及断口分析

5．3 氙灯加速老化

5．3．1 氙灯老化对CFRP拉伸性能和弯曲性能的影响

5．3．2 CFRP表面及断口分析

5．4 盐雾加速老化实验

5．5 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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