环氧树脂基碳纤维增强复合材料的增韧与阻尼应用研究

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碳纤维增强树脂基复合材料（CFRC）广泛应用于航空航天、汽车制造和体育器材领域。然而树脂基体的脆性导致CFRC在干摩擦条件下产生严重的振动和噪声。提高树脂基体的本征阻尼性能是减轻复合材料构件振动和噪声辐射的基础且有效的策略。本研究采用共固化工艺系统研究高温共固化阻尼复合材料，旨在改善传统纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能和阻尼特性。开发的新型碳纤维增强末端羧基腈基环氧预聚体复合材料具有稳定的化学性质和优异的高温耐受性。通过配方调整，使环氧树脂的固化温度和时间与末端羧基腈基环氧预聚体相匹配。通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、红外光谱、热重分析、动态力学分析、扫描电子显微镜和X射线衍射等方法评估了环氧碳纤维复合材料的性能。结果表明，环氧树脂与末端羧基腈基液态橡胶的共混通过增加分子间摩擦和氢键相互作用来增强能量耗散。环氧树脂基碳纤维复合材料的阻尼比高达1.67%。拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别达到1968 MPa、1343 MPa和127 kJ/m²。末端羧基化腈基液态橡胶的加入促进了连续摩擦膜的形成，增强了摩擦稳定性。拉伸试验表明含25%末端羧基化腈基液态橡胶的碳纤维复合材料性能优于其他配方。冲击试验证实所制备复合材料的性能优于其他配置。动态力学分析表明含25%橡胶的复合材料表现出增强的阻尼特性和更高的损耗模量。实验结果证实本研究推进了减振降噪功能复合材料的开发。

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