PLA/PAE复合材料的形状记忆效应及机理研究

制备了聚乳酸(PLA)与聚酰胺弹性体(PAE)复合增韧体系,研究了其在低温强迫高弹形变后的形状记忆效应,并对复合材料形状记忆机理给出了合适的理论解释.考察了PAE弹性体含量、回复温度、应变量等因素对复合材料形状记忆效应的影响.研究结果表明:随着PAE弹性体的增加,复合材料的形状回复率大幅度下降;应变量降低时,复合材料形状回复率和拉伸强度回复率随之增高;回复温度高于70℃时,形状回复率高达90%以上,而且随着回复温度的继续升高,形状回复率变化幅度不大,但可使形状回复时间缩短.     

动态力学分析仪研究OMMT、MMT对SEBS／PP弹性体材料形变性能的影响

本文发展了一种用动态力学分析仪(DMA)研究弹性生体材料的拉伸形变行为的新方法,并采用该方法研究了有机化蒙脱土(0MMT)、蒙脱土原土(MMT)对SEBS/PP弹性体材料抗塑性形变性能的影响.研究结果表明,0MMT和MMT的加入均能改善SEBS/PP弹性体复合材料的回弹性,且OMMT的作用更为明显.弹性体材料的拉伸形变回复率随着改性0MMT和MMT加入量的增加先增大后减小,当改性剂含量为5 phr时,材料形变回复率达到最大.     

TiO2-SiO2纳米复合颗粒改性形状记忆聚氨酯

利用分子量为3 000的聚己内酯二元醇作为软段,二苯基甲烷二异氰酸酯作为硬段用预聚体法合成了形状记忆聚氨酯,在合成过程中原位加入经KH550表面处理后的TiO2-SiO2纳米复合颗粒,制备了新型形状记忆聚氨酯/TiO2-Si2纳米复合颗粒复合材料.采用傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热、力学性能测试、扫描电镜、形状回复测试、循环形变记忆分析及偏光显微镜考察了改性形状记忆聚氨酯样品的力学性能和形状回复性能.研究结果表明:复合材料拉伸强度较纯SMPU提升90%,形状固定率Rs在90%左右,形状回复率Rf保持在94%以上,纳米颗粒的加入可以降低循环形变后损失的形状回复率.     

聚(ε-己内酯)/纳米CaCO3复合材料结晶及力学性能研究

用熔融共混法制备了聚己内酯(PCL)/纳米CaCO3复合材料,考察了纳米CaCO3对PCL结晶性能和纳米CaCO3含量对PCL/纳米CaCO3复合材料力学及形状记忆性能的影响。DSC结果显示纳米CaCO3对PCL的成核结晶有一定促进作用,辐照交联使PCL的结晶熔融温度和开始结晶温度分别提高3~5℃和2~5℃;DMA结果显示复合材料的模量随纳米CaCO3含量增加而增大,但高于40%后基本无变化。纳米CaCO3含量在5%~15%范围内能明显提高PCL的拉伸强度、弯曲强度和杨氏模量;辐照交联也起到增强各组分复合材料力学性能的作用,其变化的规律与交联前一致。复合材料经辐照交联后具有形状记忆特性,随着纳米CaCO3含量的增加,形变后的材料在熔融温度下开始回复所需时间缩短,回复速率加快,所有组成的样品在所测试的实验条件下最终回复率达97%以上。扫描电子显微镜观察表明纳米CaCO3粒子在PCL基质中无明显团聚现象。     

聚（ε-己内酯）／纳米CaCO3复合材料结构与性能的研究

用熔融共混法制备了聚己内酯(PCL)／纳米CaCO3复合材料，考察了纳米CaCO3对PCL结晶性能和CaCO3含量对PCL／CaCO3复合材料力学及形状记忆性能的影响。DSC结果显示纳米CaCO3对PCL的成核结晶有一定的促进作用，辐照交联使PCL的结晶熔融温度和开始结晶温度提高5℃以上；DMA结果显示复合材料的模量随纳米CaCO3含量增加而增大，但高于40％后基本无变化。纳米CaCO3含量在5％～15％范围内能明显提高PCL的拉伸强度、弯曲强度和杨氏模量；辐照交联也起到增强各组分复合材料力学性能的作用，其变化的规律与交联前一致。复合材料经辐照交联后具有形状记忆特性，随着纳米CaCO3含量的增加，形变后的材料在熔融温度下开始回复所需时间缩短，回复速率加快，所有组成的样品在所测试的实验条件下最终回复率达97％以上。扫描电子显微镜观察表明纳米CaCO3粒子在PCL基质中无明显团聚现象。     

Fe—Cr—Ni—Mn—Si不锈铁基合金的形状记忆效应

利用热膨胀仪、光学金相和透射电子显微镜、Ｘ射线衍射仪等测试方法研究了Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｍｎ－Ｓｉ不锈铁基合金的形状记忆效应，探索了形变量、形变温度和热处理工艺等因素对其形状记忆效应的影响规律、并对不锈铁基合金的形状记忆机理进行了初步探讨。试验结果表明，经１０５０℃固溶处理，室温拉伸形变在２％（或弯曲角在１２０°）以内，于３５０℃回复后，可获得较好的形状记忆效应。其形状记忆效应来源于形变时产生的大量     

水性形状记忆聚氨酯的合成及其在织物上的应用

聚己内酯二元醇(PCL)为结晶软段,异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)为硬段,合成硬段含量不同的一系列交联型水分散形状记忆聚氨酯(SMPU).通过FTIR、DSC、XRD、透湿性和形状记忆性能测试等,研究了硬段含量对形状记忆聚氨酯(SMPU)结构与性能的影响以及形状记忆聚氨酯在织物涂层上的应用.结果表明:随着硬段含量的提高,聚氨酯的结晶熔融温度升高,结晶度下降,形状回复率先增大再减小.当硬段为28.6%时,形状回复率达到最大为94%.经SMPU处理过的织物随着SMPU硬段含量的增加,透湿量降低;随着温度的升高,透湿量增大.形状回复角较未经处理的织物原样有明显增大.     

不同流场特性下的PS/HDPE共混物性能

介绍了动态拉伸形变支配的叶片式混合装置的结构及工作原理,在该混合装置及商品化的以剪切形变为主的Brabender转子密炼机上进行PS/HDPE熔融共混实验,分析了转子轴转速和混合时间对共混物力学性能、流变性能及微观形貌的影响.结果表明:与Brabender转子密炼机类似,叶片式混合装置制得的PS/HDPE共混物的拉伸强度随混合时间的延长和转子轴转速的升高先增加之后基本保持不变;与Brabender转子密炼机相比,叶片式混合装置的转子轴转速对共混物分散相粒径的影响较小,且转速相同时达到相同的分散相粒径叶片式混合装置需要的混合时间较短;随转子轴转速升高和混合时间延长,利用转子密炼机共混所得共混物表观黏度基本保持不变,而叶片混合装置共混得到的共混物表观黏度降低.叶片混合装置比Brabender转子密炼机的混合效率高,混合效果更好.     

PBST/棉包芯纱的拉伸回复性能

通过对不同捻度和混纺比的PBST(聚丁二酸-共-对苯二甲酸丁二醇酯)与棉包芯纱拉伸回复性能的分析,探讨了捻度和混纺比对PBST包芯纱回弹性能的影响.在捻度相同、PBST纤维相同的条件下,PBST包芯纱的拉伸弹性回复性随着棉纤维的增加而减少;在纱线混纺比相同时、PBST包芯纱的拉伸弹性回复率随着捻度的增加呈先增后降的趋势.采用捻度为500捻/m和40/60的混纺比纺制PBST/棉包芯纱时,纱线的拉伸弹性回复性能较好,并且在小变形下,PBST包芯纱能保持良好的拉伸回复性.这对PBST包芯纱的开发和应用具有一定的参考价值.     

高强度管线钢的原位拉伸形变分析

运用原位拉伸扫描电子显微镜的观察方法和微观取向分析手段,对比分析了2种高强度级别管线钢X100和X80的动态塑性变形行为.结果表明：X100和X80的微观组织均主要由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛状组织组成;在拉伸应力的作用下,X100级管线钢的针状铁素体首先发生形变,且随着应变的增加、针状铁素体应变量的累积而导致粒状贝氏体发生形变,其氧化夹杂物成为微裂纹成核的核心,并随着拉伸应力的增加而扩展、连接并导致裂纹贯穿基体,直至失效,在发生形变后,其晶体的{111}晶面沿拉伸形变方向转动;X80级管线钢原位拉伸产生了滑移带,并发生形变,直至断裂.
     

碳纳米管束与炭黑并用对天然橡胶导热性能和动态力学性能的影响

研究不同长径比的多壁阵列碳纳米管束（carbon nanotube bundles,CNTBs）非等量替代炭黑N234并用的填料增强体系对天然橡胶（NR）导热性能和动态力学性能的影响。利用非线性拟合分析CNTBs管径与CNTBs/N234并用NR复合材料热导率的关系,发现随着CNTBs管径的减小和用量的提高,复合材料导热性能逐步提高。通过表征CNTBs在橡胶基体中形成的填料网络,发现CNTBs长径比增大和用量提高会导致杂化填料的分散效果下降即出现Payne效应,使复合材料在动态工况下损耗增大,60℃下7%应变的tanδ和疲劳温升出现增加。此外,添加长径比更大的CNTBs能提升材料的抗湿滑性能,提高玻璃化转变温度,但对磨耗性能有不利影响,CNTBs添加量为6 phr（相对于每100份以质量计量的橡胶添加的份数）时材料的磨耗体积显著增大。     

初始剪切变形对铅芯橡胶支座性能影响分析

为了研究初始剪切变形对铅芯橡胶支座力学性能与大剪切变形时内部应力的影响规律,首先基于厂家提供的支座规格参数得到铅芯橡胶支座有限元模型,验证试验数据与有限元计算结果模型的正确性;然后分析支座尺寸、形状系数、竖向压力等不同参数,对有初始剪切变形的铅芯橡胶支座100%水平性能、内部钢板橡胶最大应力比的影响,并进行大剪应变下支座内部应力分析。结果表明：与无初始剪切变形相比,铅芯橡胶支座的100%水平刚度随着压应力、初始剪切变形、支座形状系数的变化最大为5%,影响程度较小;有初始剪切变形对橡胶隔震支座100%剪应变条件下的橡胶和钢板应力有一定的影响,但基本未达到橡胶材料的拉伸强度和钢板的屈服强度,支座处于安全状态;有初始剪切变形对橡胶隔震支座250%以上剪应变条件下的橡胶和钢板应力有很大的影响,不同剪应变条件下的橡胶或钢板应力均可能达到拉伸强度或钢板的屈服强度,支座有极大的损伤风险;通过分析,建议支座实际剪应变为400%、350%、300%、250%、200%及100%时,其初始变形分别不能超过0、20%、70%、120%、170%及270%。     

橡胶集料风积沙混凝土力学性能试验与微观分析

为研究不同橡胶集料取代率对风积沙混凝土力学性能的影响规律,设计、制作10组不同配合比的混凝土试件,通过对各试件进行基本力学性能试验、SEM和EDS测试,对比分析了橡胶集料和风积沙对混凝土力学性能的作用机理,并研究了橡胶集料风积沙混凝土和橡胶集料混凝土2种试件水泥石砂浆界面过渡区的微观结构。研究结果表明,橡胶集料风积沙混凝土和橡胶集料混凝土试件的抗压、抗折、劈裂抗拉强度均随着橡胶集料取代率的增加而降低;折压比随橡胶集料取代率的增加而增加;橡胶的掺入使混凝土的界面过渡区更为薄弱,试件内部呈现出较多微小孔隙,导致混凝土强度的降低。     

碳酸钙晶须/天然胶乳复合胶膜的研究

研究经钛酸酯偶联剂NDZ101表面改性的碳酸钙晶须对于天然胶乳胶膜的补强作用。结果表明:经改性后,碳酸钙晶须与天然橡胶界面结合作用增强;与纯胶胶膜相比,改性碳酸钙晶须/天然胶乳复合胶膜的力学性能显著提高,热稳定性也有所提高。改性碳酸钙晶须用量为3%时,复合胶膜综合力学性能最佳:300%定伸应力、500%定伸应力、拉伸强度、撕裂强度和断裂伸长率分别提高了133.6%、121.1%、35.8%、34.1%和15.93%。     

一种页岩相似材料的配制及其力学性能的研究

以地质力学模型试验的相似理论和相似材料的选择原则为基础,以砂子为骨料,石蜡为胶结剂,石膏为调节剂作为相似材料制成了一批可以模拟页岩的模型试件。该相似材料满足相似原理,且具有取材方便、经济成本低、制作工艺简单、成型时间短以及变形量大等优点。对5种不同配比下的软岩相似材料试件进行了大量的单轴、三轴试验,验证了该相似材料模拟页岩具有可行性。结果表明,该相似材料的抗压强度、抗拉强度、弹性模量、内聚力、内摩擦角随砂胶质量比的增大而减小,泊松比随砂胶质量比的增大而增大。该研究为进一步的模型试验提供了理论指导。     

氟醚与丁腈橡胶在航空液压油中的老化行为对比研究

 以氟醚 FM-1D橡胶为研究对象，在高温的 15号航空液压油中进行了老化，对老化后的拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形、质量变化、体积变化、表面及断口形貌等进行了研究，并与丁腈橡胶进行了对比。结果表明，氟醚橡胶具有优异的耐热空气及耐介质老化性能，其拉伸强度、拉断伸长率、压缩永久变形在170℃以下的液压油介质中长期老化后保持稳定，耐热性能基本保持不变，氟醚橡胶在液压油中的质量和体积变化随温度升高而增加，随时间的延长保持稳定，在质量、体积变化及稳定性方面优于丁腈橡胶胶料。另外，长时间老化过程中其压缩永久变形退化规律基本符合指数的衰减规律，但拉伸性能的退化规律则明显不符合指数的衰减规律，拉伸性能老化速度常数随温度的变化不适合采用常用的Arrhenius方程（P=Ae^-Kt）来进行寿命预测。     

再生混凝土材料及简支板阻尼性能

采用悬挂、悬臂和简支试验法,研究了再生粗骨料取代率、添加高分子阻尼材料、边界条件以及损伤程度对再生混凝土材料及再生混凝土简支板阻尼性能的影响。研究表明,对于再生混凝土的材料阻尼性能,随着再生粗骨料取代率的增加,再生混凝土的阻尼比呈现增大趋势,再生粗骨料取代率为100%的再生混凝土阻尼比比普通混凝土高30%以上;添加橡胶颗粒能明显提高再生混凝土材料和板在弹性阶段内的阻尼;而添加聚丙烯纤维对弹性阶段的再生混凝土材料阻尼比没有明显影响。对于再生混凝土板,其阻尼比随损伤程度的增加先增大后减小。通过对加载过程中裂缝发展规律的研究,发现再生混凝土板的开裂行为与阻尼测试结果存在相关性,表明因裂缝而产生的界面摩擦阻尼是影响再生混凝土板阻尼的重要因素。     

一种叠层橡胶支座动态性能试验研究

通过对一种叠层橡胶支座进行伪静力试验,研究加载频率、剪切变形率、热老化对叠层橡胶支座的等效水平刚度、等效阻尼比等支座动态性能的影响。试验结果表明,加载频率、加载振幅对支座刚度和阻尼均有较明显的影响,在支座刚度计算中应当考虑这一因素。老化试验表明该叠层橡胶支座在建筑结构使用期内具有足够的耐久性,最后提出了该叠层橡胶支座的赐度计算建议公式。     

高速铁路基床掺胶粉水泥稳定碎石动力学特性分析

为明确掺胶粉水泥稳定碎石在高铁列车循环荷载作用下的力学变形特征和能量损耗规律,将胶粉以等体积方式部分替换掉原集料中1.7 mm以下的细颗粒,形成胶粉改性水泥稳定碎石材料。通过对300×300 mm圆柱形试样进行105次的循环加载试验,在5 Hz加载频率下研究了不同动应力幅值、胶粉掺量对试样动力学变形及能量耗散的影响规律,给出了基于实际服役水平状态下胶粉改性水泥稳定碎石的累积塑性变形计算模型和阻尼比的演化规律。试验结果表明：1）从变形角度,C5P0.1R30材料的累积塑性变形最小,表现出较好的抗动力学变形特征;2）橡胶粉的掺入增加了水泥稳定碎石材料的韧性,降低了应力幅值增加对累积塑性变形增加的敏感性;3）结合累积塑性变形计算模型,并从参数分析的角度看,C5P0.1R30可作为基床表层结构推荐材料;4）从阻尼比角度看,胶粉替换水平为30%时,阻尼比数值较大,路基结构受高铁列车动荷载激振后,能量衰减较快,具备一定的减振降噪潜力。因此,基于对胶粉改性水泥稳定碎石动力学特性分析,推荐1.7 mm以下胶粉等体积替换水平为30%,这对于改善高铁路基基床表层材料刚度,构建减震降噪型路基结构具有重要意义。