氯氧镁凝胶/砂增强复合材料弯曲性能的研究

研究了氯氧镁凝胶/砂增强复合材料配方各组分对弯曲性能的影响.实验结果表明,随着砂料含量的增加,材料的弯曲强度和弯曲模量也相应增加;粒径小的砂料具有更好的增强效果,也能使材料的弯曲性能提高;对于砂料含量为60%的复合材料,其弯曲强度提高了40.1%,而其弯曲模量则提高了132.1%.     

玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺复合材料弯曲性能 (Ⅰ)——热处理工艺影响

采用热模压工艺制备玻璃纤维(GF)改性热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料,使用3种不同的温度对复合材料进行退火热处理,考察了各材料体系热处理前后在高温环境中短时间及稳定的高温弯曲性能.探讨了材料在高温中的失效机理,发现热处理能消除材料在加工成型过程中产生的应力,使材料避免进入高温环境中短时间强度下降的情况,明显提高了材料的稳定高温弯曲性能,并大幅降低了材料的线膨胀系数.     

经编间隔织物/空心玻璃微珠增强环氧树脂基复合材料的弯曲性能

通过将经编间隔织物、空心玻璃微珠增强体与环氧树脂基体单独以及共同复合,制成了3种新型环氧树脂基复合材料.对3种复合材料进行了三点弯曲试验,通过试验获得材料的弯曲强度和弯曲模量,以及对样品断面的破坏形貌分析,发现3种材料的弯曲及比弯曲性能均优于纯环氧树脂,而由经编间隔织物以及空心玻璃微珠二者共同增强的新型三相环氧树脂基复合材料具有最好的弯曲及比弯曲性能.     

皮层对皮-芯结构木塑复合材料性能的影响

【目的】研究在两种不同芯层材料的复合体系下,增强材料含量与皮层厚度对共挤出(皮-芯结构)木塑复合材料弯曲与热膨胀性能的影响。【方法】以共挤出技术为加工工艺,选取短玻璃纤维(SGF)为皮层的增强材料,制备共挤出型(皮-芯结构)木塑复合材料(WPC)。分析了在芯层1与芯层2两种复合体系下,不同皮层厚度(1.0、1.2及1.6 mm )和皮层填料含量(0%、10%、20%、30%和40%)对共挤出型皮-芯结构WPC的弯曲性能和热膨胀性能的影响。【结果】当表面为纯的高密度聚乙烯(HDPE)时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,皮层越厚则复合材料的热膨胀系数(LTEC)越高,其热膨胀性能越差; 当SGF的加入量恒定时,其LTEC随着皮层厚度的增加而降低。当皮层的弯曲模量比芯层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随着皮层厚度的升高逐渐降低; 当芯层的弯曲模量比皮层低时,共挤出木塑复合材料的弯曲模量随皮层厚度的升高而升高。皮层为SGF/HDPE材料时,在芯层1和芯层2两个复合体系中,随着皮层SGF的含量从0%增加到40%时,其弯曲性能显著性提高,LTEC显著降低。当皮层的 LTEC 值比芯层大时,皮层厚度的降低可以降低共挤出木塑复合材料的LTEC; 当皮层的 LTEC 值小于芯层时,共挤出木塑复合材料的 LTEC 随皮层厚度的增加而减少。【结论】通过改性芯层可以提高皮-芯结构木塑复合材料的整体性能,其增强趋势与表层的增强趋势相似。     

VARTM制备麻纤维增强环氧树脂复合材料研究

通过对黄麻纤维热处理、碱处理、硅烷偶联剂处理和异氰酸酯处理进行表面改性,并对改性黄麻纤维布进行热压工艺处理,最后采用VARTM成型工艺制备黄麻纤维增强环氧树脂复合材料,并对其性能进行了系统研究.通过扫描电镜(SEM)分析表明,热处理和碱处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结未得到明显改善,而通过硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维增强环氧树脂复合材料的界面粘结性能得到了显著的提高.将硅烷偶联剂和异氰酸酯处理的黄麻纤维布通过热压处理不仅可以增加复合材料中黄麻纤维体积含量,而且可以提高复合材料的综合性能,复合材料力学性能研究表明,经硅烷偶联剂处理后的黄麻纤维增强复合材料拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了18.6%,71.4%和50.2%.经异氰酸酯处理的黄麻纤维增强复合材料的拉伸强度、模量和弯曲强度分别提高了16.3%,34.0%和50.3%.     

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.     

高温下GFRP筋力学性能的试验研究

为了研究高温下纤维增强复合材料(FRP)筋的力学性能,对直径为8mm的玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋进行了高温下的拉伸试验,获得了10 ～ 500℃范围内随着温度升高GFRP筋的极限强度和弹性模量的衰减趋势;并结合材料TG/DSC热学试验结果提出了GFRP筋在高温下的拉伸本构模型.该三参数拉伸本构模型以纤维和树脂的...     

热力氧耦合环境下C/C复合材料的力学性能表征

为了准确表征C/C复合材料在热力氧耦合环境下的力学性能,采用高温试验装置,在不同的预应力与温度条件下对带/不带抗氧化涂层2类典型的C/C复合材料拉伸试验件进行测试.试验结果表明,不同应力水平导致C/C复合材料的损伤可分为扩散控制和反应控制2个阶段.在扩散控制阶段,结构各部分承载的均匀性较好;在反应控制阶段,材料拉伸模量显著下降.当高温下外载荷产生的应变小于等于0.2%时,不带抗氧化涂层C/C复合材料的强度约为带抗氧化涂层C/C复合材料强度的50%.不同温度条件下材料的强度性能变化不显著,但随时间增加,其高温强度逐渐下降.研究结果对于C/C复合材料在飞行环境下的强度设计与评估具有重要的参考价值.     

氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞烧蚀性能

为了研究氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞的烧蚀性能,对氧化铝纤维及复合材料进行了性能测试及分析.利用所建的烧蚀试验装置测试了复合材料试件的烧蚀性能,并对复合材料的烧蚀机理及烧蚀模型进行了探讨.最后通过建立活塞的有限元模型,分别对铝硅合金活塞和复合材料活塞进行了烧蚀预测计算和对比研究.结果表明:氧化铝纤维增强铝硅基复合材料具有致密的网络结构和较大的高温强度,在高温高速气流的冲击下,仍能使材料整体保持很好的结构,材料的线烧蚀量和质量烧蚀量较小;复合材料的烧蚀机制是熔化烧蚀和气流剥蚀的共同作用;所建烧蚀模型及有限元计算方法可以很好地对活塞的烧蚀进行预测,在相同工况下,氧化铝纤维增强铝硅基复合材料活塞的烧蚀量与铝硅合金材料相比非常小,是活塞理想的材料.     

氯氧镁凝胶/聚丙烯酸酯复合材料弯曲性能的研究

研究了氯氧镁凝胶／聚丙烯酸酯复合材料配方各组分对弯曲性能的影响。实验结果表明，复合材料的弯曲性能在砂料质量分数为40％时达到最大，砂料质量分数过高则反而下降。粒径小的砂料具有更好的增强效果。砂料质量分数为40％时，20目级的MOC／PAR复合材料的弯曲强度的增加量达到44．3％，弯曲模量的增加量达到79，8％；40目级的MOC／PAR复合材料的弯曲强度的增加量达到75．4％，其弯曲模量的增加量达到109．7％。     

玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料的紫外老化性能

针对玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂基复合材料(GFRP)紫外老化问题,研究了真空导入成型工艺和手糊工艺制作的GFRP试件的紫外老化性能,分析了2种工艺下GFRP试件紫外老化后的巴氏硬度、弯曲破坏形态以及弯曲强度和弯曲模量演变规律。结果表明:紫外光照射后,GFRP试件被照射表面巴氏硬度与未照射表面相比明显下降;紫外老化后GFRP试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;在紫外老化前期弯曲强度和弯曲模量在波动中有所上升,经过一段时间后开始下降,且手糊工艺的下降较多。最终在老化120 d后,弯曲强度和弯曲模量均大于初始值,但低于在室温下密闭处理120 d后的GFRP试件的弯曲强度和模量。     

填充剂对二维C／C复合材料室温力学性能的影响

主要研究了在CVI法制备C/C复合材料工艺中,热解炭粉、石墨粉、SiC粉填充二维C/C复合材料的力学性能变化规律,详细分析了加入填充剂前后材料的弯曲强度、拉伸强度、模量及Ⅱ型层间裂纹扩展能的变化机理,研究结果表明：在C/C复合材料中加入这3种填料后均使材料的强度有所下降,但是采用石墨粉及热解炭粉填充二维C/C复合材料可以显著提高复合材料的层间结合性能,由于填充的热解炭粉与基体材料在分子及晶体结构上的相似性,加入热解炭粉填充C/C复合材料使层间结合性能提高最显著,强度损失也最小,并且使材料的弯曲断裂呈现脆性断裂特征。     

碳纤维在聚乙烯复合材料中的作用

作者将沥青基碳纤维作为增强纤维以不同比例(0～25％)加入到聚乙烯树脂中制成复合材料,并研究了这些复合材料的力学性能、电学性能及耐热性的变化规律。结果表明:碳纤维有显著的增强作用。随碳纤维比例的增大,该复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量及热变形温度均呈上升态势;而缺口冲击强度及击穿电压呈下降态势。碳纤维增强的结果将使该复合材料比聚乙烯有更宽的使用范围。     

电纺碳纳米纤维短纤增强的高介电常数聚酰亚胺复合材料

通过碳化电纺纳米纤维研磨和超声破碎制备碳纳米纤维短纤(SCNFs),并用作填料制备碳纳米纤维短纤/聚酰亚胺(SCNFs/PI)复合材料.研究了SCNFs/PI复合材料的介电性能和力学性能.结果表明:SCNFs既对这种复合材料的机械性能具有显著的改善,也是制备高介电常数复合材料的良好导电填料.与纯PI相比,含 SCNFs质量分数为1%复合材料的抗拉伸强度提升了 39.43%; 同时,这个复合材料也显示了一个质量分数为4%的SCNFs低渗流阈值,此时的介电常数为60.79@100 Hz.这些电纺碳纳米纤维短纤增强的PI复合材料有望作为高性能介电材料在现代电子器件行业中得到良好应用.     

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。     

纤维增强聚苯并嗪SiO2气凝胶复合材料 阻燃隔热性能

以正硅酸乙酯为硅源,与苯并■嗪单体(BO)在酸催化条件下共聚,制备聚苯并■嗪(PBO)SiO_2气凝胶。将PBO-SiO_2气凝胶与纤维复合,在常温常压条件下制备纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料。通过现代分析方法研究气凝胶和纤维增强气凝胶复合材料的结构特征,并采用Hot Disk热常数分析仪和石英灯单面加热测试纤维增强PBO-SiO_2气凝胶复合材料的常温热导率和高温隔热性能,采用数显氧指数仪测试材料的极限氧指数(LOI)。结果表明:制备的复合材料密度为0.30 g/cm~3,常温热导率为0.042 W/(m·K),LOI为37.5。复合材料具有良好的力学性能,弯曲强度为0.90 MPa,5%形变的压缩强度为0.24 MPa。热面温度为800℃,加热1 000 s,材料的冷面温度仅为221℃,石英灯单面加热测试前后复合材料的形状保持不变。     

PP/PE基木塑复合材料的力学性能研究

以PP和HDPE的混合物为塑料基体,EPDM为增韧剂,木粉为填料,采用挤出成型法制备了PP/PE基木塑复合材料(WPC),研究了配方中PP/PE比例、EPDM加入量变化对WPC力学性能的影响.结果表明:随着WPC中PP质量分数的增加,WPC的弯曲模量增加,但弯曲强度和冲击强度均出现先减小后增大的现象;随着塑料基体中EPDM加入量增加,WPC的冲击强度增加,但其弯曲强度和弯曲模薰降低.     

石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺的研究进展

聚酰亚胺(polyimide,PI)具有优异的热稳定性、机械性能、电学性能和化学稳定性。石墨烯(Graphene,G)具有优良的物理和化学特性,是一种良好的复合材料的增强材料。将石墨烯及其衍生物纳米片填充到聚酰亚胺材料中,制备复合材料,能很大程度提升聚酰亚胺复合材料的性能(力学、热力学、电学等性能),以满足随着高新科技的发展带来产品制造对材料性能的要求。综述了近年来国内外有关石墨烯及其衍生物改性聚酰亚胺制备复合材料的研究进展,重点阐述了石墨烯的制备及改性方法、复合材料的制备方法及性能,最后对复合材料的发展趋势和应用前景进行了展望。     

可满足湿法预浸料的腈基树脂复合材料的制备与性能研究

采用含苯并噁嗪环的烯丙基腈基树脂(BCN)和环氧树脂(EP)对腈基树脂预聚体(PNP)进行改性,表征了改性树脂的固化行为、加工性能、预浸料的可加工性及其玻纤(GF)复合材料常温和老化后的力学性能、耐热性能和微观结构．结果表明,PNP/BCN/EP树脂可满足湿法预浸料工艺,预浸料可折叠,不掉粉,且有一定粘性; PNP/BCN/EP/GF复合材料的常温弯曲模量和弯曲强度分别为22.61 GPa和791.41 MPa;经300℃/72 h老化后,弯曲模量和弯曲强度保持率达98%和96%,质量保持率大于99%;可望在300℃左右的高温环境下服役．     

铺层方式对VIHPS制备的GO-CF混杂增强复合材料弯曲性能的影响

本文首先采用真空浸渗热压工艺(VIHPS)制备了不同铺层方式的氧化石墨烯-碳纤维(GO-CF)混杂增强复合材料,并对该材料进行三点弯曲试验,再通过扫描电子显微镜(SEM)表征其微观断口形貌。然后使用Digmat软件的FE模块建立微-纳跨尺度的代表性体积单元(RVE)模型,将该模型导入ANSYS Workbench软件中进行三点弯曲仿真模拟。复合材料三点弯曲试验结果表明,随着沿试样宽度方向(Y向)纤维铺层的增加,复合材料的弯曲强度从433.2 MPa降低至12.7 MPa,弯曲模量从13.8 GPa降低至0.2 GPa,它们分别降低了97.07%和98.55%。最后通过对比试验与仿真结果发现,两种结果的变化趋势基本一致,且仿真结果与试验结果接近。复合材料在弯曲变形过程中,受到拉伸和压缩的共同作用,其中导致复合材料失效的方式主要包括基体开裂、界面脱粘和纤维断裂。