碳纳米管增强环氧树脂基复合材料的制备及其力学性能

通过对多壁碳纳米管进行表面处理,用超声分散和模具浇注成型法制备了碳纳米管/环氧树脂纳米复合材料。研究了碳纳米管含量和表面处理对碳纳米管/环氧树脂复合材料力学性能和断面形貌的影响,分析了碳纳米管对环氧树脂的增强机理。结果表明,随着碳纳米管含量的增加,碳纳米管/环氧树脂复合材料的拉伸强度和弯曲强度及模量先增加后减小;当碳纳米管的质量分数为0.5%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别达到最大值69.8MPa、136.9MPa和3.72GPa,比纯环氧树脂提高了33.9%、29.3%和4.8%;当碳纳米管的质量分数为1.5%时,拉伸模量达到最大值2050.5MPa,比纯环氧树脂提高了7.3%。     

TEAS-DAIE树脂基玻璃纤维复合材料性能的研究

四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）具有合成简单、溶解性好、固化温度低且固化后耐热性好等优异的性能,但以其作为基体树脂制得的玻璃纤维增强复合材料的力学性能较低。将双（N-间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺）醚（DAIE）与四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）以适当的比例混合,制得复合材料基体树脂,即TEAS-DAIE。用TEAS-DAIE与玻璃纤维复合制得复合材料,并研究了该复合材料的耐热性、力学性能、介电性能、吸水性、断面形貌等。结果表明:复合材料具有优良的力学性能,其在常温下的弯曲强度为385.7 MPa,240℃下的弯曲强度达到373.1 MPa,保留率为96.7%,玻璃化转变温度362.5℃;复合材料具有优良的耐水性能和介电性能,常温下材料在水中浸泡96 h,其吸水率为1.06%,介电常数（ε）为3.95,介电损耗角正切值（tanδ）为5.73×10^-3。     

β-TCP/PLLA复合材料的制备与降解性能

采用溶液共混法制备不同β-磷酸三钙（β-tricalcium phasphate,β-TCP）质量分数的复合材料,并将纯聚左旋乳酸（PLLA）和复合材料置于模拟体液中降解3个月,用万能材料试验机测试纯PLLA和复合材料的弯曲强度、拉伸强度和弯曲模量,用扫描电子显微镜（SEM）观察其断面形貌.结果表明：少量β-TCP的加入可以使复合材料弯曲强度和拉伸强度增大,随着β-TCP的进一步加入,复合材料的弯曲强度和拉伸强度均减小,而复合材料的弯曲模量随着β-TCP的加入逐渐增大;降解后不同β-TCP含量的复合材料的弯曲强度均有所降低,但降幅不同,所有复合材料在前6周弯曲强度衰减较快,第6~12周强度衰减趋缓;纯PLLA体外降解时,弯曲强度衰减明显快于β-TCP/PLLA复合材料;第12周时复合材料的弯曲强度仍有17.8~32.4 MPa,高于松质骨的（11.5±2.1）MPa,满足松质骨骨折内固定器的要求.     

Property of Glass Fiber TEAS-DAIE Reinforced Composite Using Resin as Matrix

四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）具有合成简单、溶解性好、固化温度低且固化后耐热性好等优异的性能,但以其作为基体树脂制得的玻璃纤维增强复合材料的力学性能较低。将双（N间乙炔基苯基邻苯二甲酰亚胺）醚（DAIE）与四（3-乙炔苯胺）基硅烷（TEAS）以适当的比例混合,制得复合材料基体树脂,即TEAS—DAIE。用TEAS—DAIE与玻璃纤维复合制得复合材料,并研究了该复合材料的耐热性、力学性能、介电性能、吸水性、断面形貌等。结果表明：复合材料具有优良的力学性能,其在常温下的弯曲强度为385．7MPa,240℃下的弯曲强度达到373．1MPa,保留率为96．7％,玻璃化转变温度362．5℃;复合材料具有优良的耐水性能和介电性能,常温下材料在水中浸泡96h,其吸水率为1．06％,介电常数（e）为3．95,介电损耗角正切值（tand）为5．73×10^-3。     

碳纤维毡增强聚丙烯复合材料的力学性能

将长碳纤维开松针刺成毡,并通过双钢带压机制备了碳纤维毡增强聚丙烯复合材料(CFRPP),考察了碳纤维长度、含量、纤维毡的针刺及针刺类型、基体改性等因素对复合材料力学性能的影响,并对复合材料断面进行了扫描电镜观察以分析CFRPP界面结合情况。结果表明:实验范围内的纤维长度对碳纤维增强复合材料的力学性能基本没有影响;复合材料综合力学性能最佳的碳纤维质量分数约为30%;碳纤维毡经三角形针针刺后复合材料的拉伸性能得到较大幅度提高;相容剂马来酸酐接枝聚丙烯(MPP)能够改善碳纤维与聚丙烯的界面结合,提高复合材料的力学性能,其最适宜的相容剂MPP的质量分数约为20%;将长度为80mm的碳纤维用三角针刺成毡后,以MPP改性的聚丙烯(wMPP=20%)浸渍制备得到碳纤维质量分数为30%的复合材料,拉伸强度为203.3 MPa,拉伸模量达16.6GPa,弯曲强度为223.2 MPa,弯曲模量达到12.0GPa,缺口冲击强度为752.2J/m。     

玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺复合材料弯曲性能(Ⅱ)——高温力学性能

采用热模压成型工艺制备玻璃纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料(TPIGF),通过对试样在常温和高温下弯曲性能测试和分析,研究了TPIGF在高温条件下的弯曲强度和模量的变化规律.实验表明:在225℃以下时其弯曲强度和模量的保留率都在60%以上,仍具有较高的承载能力.GF的加入可以增加材料的玻璃化温度(Tg),并显著提高材料在高温环境下的弯曲性能,而大尺寸填料的作用更加明显.利用Tr-n模型对几种复合材料高温弯曲性能进行的预测结果与实验结果基本相符,证明此模型对于聚酰亚胺及其复合材料是可行的.因为填料与基体较差的结合力,在常温下并没有体现填料的增强效果.     

GF/pCBT复合材料制备及耐高温和盐腐蚀研究

利用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)的原位聚合法,将催化剂预先附着在玻璃纤维(GF)表面使其与CBT在空间上隔离,避免树脂提前聚合致使黏度增高,进而采用液体成型技术制备高纤维体积含量的连续玻璃纤维增强聚对苯二甲酸丁二醇酯基(GF/pCBT)复合材料,并研究了复合材料在高温环境中及经高温、盐雾喷射和盐水浸泡等老化处理后的弯曲力学性能变化.研究结果表明:GF/pCBT复合材料的弯曲强度随环境温度的升高而下降,在50℃～75℃区间由于pCBT基体的玻璃化转变而导致的复合材料弯曲强度下降速率最快;在低于175℃的温度下,材料恢复至常温后弯曲性能基本无变化,环境温度升高至200℃,材料恢复至常温后弯曲性能有小范围提升;在盐雾喷射和盐水浸泡老化初期材料弯曲强度有一定增加,但随后开始快速下降;相对盐雾喷射,盐水浸泡老化作用更为明显,且老化4周时弯曲性能仍无稳定趋势.     

挤出循环对玻纤增强PA66复合材料流变性能和力学性能的影响

通过双螺杆挤出机对w=35%玻纤增强尼龙66(PA66/GF35)复合材料进行循环加工,研究了挤出循环次数对PA66/GF35的流变性能、热性能、玻纤长度和力学性能的影响。结果表明:随挤出循环次数的增加,PA66/GF35复合材料的熔体体积流动速率逐渐增加,表观黏度显著下降;多次挤出加工使PA66基体发生热氧降解,特性黏度逐渐减小,熔点、结晶温度、结晶度略有降低;玻纤断裂,玻纤保留长度变短。PA66/GF35复合材料的力学性能随挤出循环次数的增加逐渐下降,经4次挤出循环后其拉伸强度、弯曲模量和冲击强度分别下降了38.41%、21.73%和67.33%。     

联苯聚芳醚砜醚酮酮及其碳纤维复合材料的制备

以4,4'-二苯氧基二苯砜(DPODPS)和4,4'-联苯二甲酰氯(BPPC)为原料,采用亲电缩合反应制备了主链含联苯结构单元的聚芳醚砜醚酮酮(PESEKDK),并用红外(FT-IR)、广角X-射线衍射(WAXD)、示差扫描量热法(DSC)、热重法(TGA)等手段对其进行了表征.结果表明:PESEKDK的玻璃化转变温度(Tg)为207℃,在238℃、264℃、283℃处出现3个熔融峰;热分解温度(Td)为561℃,说明聚合物的耐热性能优良.以质量比为50%的T700短碳纤维和PESEKDK熔融共混制备的复合材料的拉伸强度为286 MPa,拉伸模量为30.9 GPa,表明复合材料具有优良的力学性能.     

一种轻质高强碳纤维增强铝基复合材料

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)因为其潜在的高比强度、高比模量等优异的力学性能,在航空航天等工业领域有着极广泛的应用前景。本文采用挤压铸造法制备了增强相体积分数为50%的Cf/Al复合材料,并对其微观组织、比强度和比模量进行了研究。实验结果表明:复合材料组织致密,增强体分布均匀;Cf/Al复合材料具有较高的比强度和比模量,分别达到302MPa·cm~3/g和104GPa·cm~3/g,高于传统铝合金、镁合金等结构材料。     

静电纺聚胺醚纳米纤维的形貌与性能

介绍了一种热塑性环氧树脂——聚胺醚,研究了氯化锂(LiCl)的质量分数、聚胺醚质量分数等工艺参数对静电纺聚胺醚纳米纤维形貌和纤维直径的影响.通过对扫描电镜图(SEM)和纤维直径的分析,可以得出:LiCl使聚胺醚具有可纺性,且随着LiCl加入量的增加,可纺性得到提高,纤维直径随着LiCl质量分数增加而增大;热失重分析(TGA)表明聚胺醚纳米纤维的热稳定性随着LiCl质量分数的增加而提高;聚胺醚纳米纤维具有良好的表面浸润性.     

聚丙交脂-乙交酯纤维的温压成形

通过溶液沉析纺丝法制备聚丙交酯-乙交酯(PLGA)纤维,观察纤维的形貌并对其进行XRD和SEM表征.采用纤维温压成形法控制压力和温度得到条形的PLGA材料结合试样断口分析,研究成型压力与温度对PLGA材料的力学性能的影响.研究结果表明:非晶多孔结构的PLGA纤维可通过溶液沉析纺丝的方法获得,其孔径为0.1～ 1.0 μm;压制压力和压制温度对材料的力学性能影响较大,材料的抗弯强度、剪切强度和抗弯模量均随着温度和压力的增大而先增大后降低;在压制压力为105 MPa,压制温度为160 ℃时,试样的力学性能比较理想,此时,其抗弯强度可达到187.3 MPa,剪切强度达到100.1 MPa,抗弯模量达到2.5 GPa,可望作为非承重部位骨折愈合内固定材料.     

编织结构三维仿真及其对C/SiC复合材料性能的影响

以连续碳纤维增强的碳化硅复合材料为研究对象,利用计算机仿真技术实现了纤维预制体结构的三维仿真;同时采用CVD PIP联合工艺制备了2.5D与三维四向2种结构的C/SiC复合材料,研究了预制体结构与复合材料力学性能之间的关系。结果表明:三维四向编织结构C/SiC复合材料的x向弯曲强度达到399.2 MPa,层间剪切强度达到38.1 MPa,断裂韧性达到16.0 MPa.m1/2,各项力学性能均高于2.5D编织结构的C/SiC复合材料的力学性能。     

SiC长纤维增强玻璃陶瓷基复合材料的研究

采用涨浆浸渍热压工艺制备ＫＤ－１ＳｉＣ长纤维增强玻璃陶瓷其复合材料。研究烧结温度和纤维体积分数对复合材料力学的影响。ＳｉＣｆ／ＢＡＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧性最大达到４９４．１ＭＰａ和１８．２８ＭＰａ．ｍ＾１／２,ＳｉＣｆ／ＭＡＳ复合材料的抗弯强度和断裂韧性最大达到５３８．７ＭＰａ和１６．７０ＭＰａ．ｍ＾１／２。结合试样的断口形貌和抗载荷－位移曲线分析了复合材料的失效方式。     

双轴向纬编针织热塑性复合材料的加工制造及拉伸力学性能

主要探讨如何利用玻璃纤维和丙纶的共混纱来加工双轴向纬编针织热塑性复合材料及其力学性能，内容包括双轴向纬编针织预制件的编织，热塑性复合材料的热压成型加工以及试样的拉伸试验和分析．研究结果表明，采用玻璃纤维和丙纶（GF／PP）的共混纱作衬经和衬纬纱，有利于基体树脂丙纶的浸渍和分布以及基体树脂丙纶的界面结合，不仅大大改善了复合材料的加工质量，而且提高了复合材料的力学性能．     

粉末冶金制备钛基复合材料的组织与性能

在工业条件下，采用球磨混料、机械压模成型以及真空粉末冶金法制备钛基复合材料。通过测量不同组分和烧结温度条件下试样的弯曲强度和硬度，以及观察其微观组织，结果发现：钛基复合材料的组分对其三点弯曲强度影响较大，三点弯曲强度167．4～602．9MPa，Ti／15W的三点弯曲强度达到602．9MPa；烧结温度对其硬度影响相对较大，洛氏硬度（HRC）31．4～63．8，Ti-3．5Mo-3．4Fe-1．1AI／12TiB的洛氏硬度达到63．8。     

连续玻纤增强聚丙烯熔融浸渍过程降黏研究

将不同配比的高黏度聚丙烯与低黏度聚丙烯共混制备高低黏度树脂混配基体,旋转流变测试结果显示低黏度聚丙烯的加入显著降低了共混体系的黏度。以高低黏度聚丙烯共混物为热塑树脂基体,采用熔融浸渍方法制备连续玻纤增强聚丙烯热塑预浸带。研究发现随着低黏度聚丙烯含量的增加,热塑树脂基体的加工性能明显提高,预浸带制品的孔隙率及纤维断裂率逐渐降低。将各组预浸带模压成型后进行力学测试,结果显示低黏度聚丙烯的加入使层压板层间剪切强度、弯曲强度、拉伸强度均出现小幅度下降,而对冲击强度基本无影响。结合加工性能及力学性能,低黏度聚丙烯质量分数10%时共混物的综合性能最佳。     

Fabrication of solid-phase-sintered SiC-based composites with short carbon fibers

Solid-phase-sintered SiC-based composites with short carbon fibers (Csf/SSiC) in concentrations ranging from 0 to 10wt% were prepared by pressureless sintering at 2100°C. The phase composition, microstructure, density, and flexural strength of the composites with different Csf contents were investigated. SEM micrographs showed that the Csf distributed in the SSiC matrix homogeneously with some gaps at the fiber/matrix interfaces. The densities of the composites decreased with increasing Csf content. However, the bending strength first increased and then decreased with increasing Csf content, reaching a maximum value of 390 MPa at a Csf content of 5wt%, which was 60 MPa higher than that of SSiC because of the pull-out strengthening mechanism. Notably, Csf was graphitized and damaged during the sintering process because of the high temperature and reaction with boron derived from the sintering additive B₄C; this graphitization degraded the fiber strengthening effect.     

碳纤维增强碳化硅复合材料的力学性能与界面

以A1N和Y2O3为烧结助剂,采用先驱体转化-热压烧结的方法制备了Cf／SiC复合材料．研究了烧结温度对复合材料界面和力学性能的影响及烧结助剂对显微结构的影响．结果表明由于烧结时晶界液相和SiC-A1N固溶体的形成,当烧结温度为1750℃时,复合材料具有较高的致密度和较好的力学性能;当烧结温度升为1800℃时,在复合材料密度增大的同时,其力学性能也大幅度提高,此时复合材料抗弯强度与断裂韧性分别高达691.6MPa和20.7MPa·m1/2,复合材料呈现韧性断裂;进一步提高烧结温度至1850℃时,虽然复合材料的密度有所增加,但由于纤维,基体界面结合过强以及纤维本身性能退化加剧,复合材料呈现典型的脆性断裂,其力学性能急剧降低;纤维／基体的界面是导致纤维增强陶瓷基复合材料性能的关键因素,其中,纤维的脱粘与拔出是主要的增韧因素．     

非异氰酸酯法合成脂肪族热塑型聚(酰胺-醚-氨酯)及其性能研究

利用己二氨酯二醇与二(β-羟乙基)己二酰胺、二缩三乙二醇以及三缩四乙二醇,在170℃减压条件下,通过氨酯交换、熔融缩聚,合成了系列带有酰胺键及醚键的热塑型聚氨酯(TPAEUs)。经红外、核磁、GPC、广角X-射线衍射、DSC、TGA和力学性能测试表明,此类TPAEUs的Mn为18500,熔点为144.9℃,拉伸强度达17.6 MPa,断裂伸长率在10%~79%之间,具有较高的熔点及较好的强度和韧性。