纳米碳酸钙和聚乙烯醇纤维增强混凝土抗弯拉性能

为探究纳米CaCO_3和PVA(聚乙烯醇)纤维对混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量的影响,采用三分点加载试验方法测试混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量。研究结果表明:在纳米CaCO_3混凝土中掺入PVA纤维,可以显著提高混凝土抗弯拉强度,在试验PVA纤维掺量范围内,随着PVA纤维掺量的增加,混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均呈现先增大后减小的趋势;当PVA纤维掺量为0.05%时,其抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均达到最大值;在混凝土中掺加适量的纳米CaCO_3(3%),随着纳米CaCO_3掺量的增加,混凝土的抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量逐渐增加,当纳米CaCO_3掺量超过3%时,随着纳米CaCO_3掺量的增加,其抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量逐渐减小。     

Wet spinning of PVA composite fibers with a large fraction of multi-walled carbon nanotubes

PVA composites fibers with a large fraction of multi-walled carbon nanotubes modified by both covalent and non-covalent functionalization were produced by a wet-spinning process.Model XQ-1 tensile tester,thermogravimetric analysis,scanning electron microscopy,differential scanning calorimetry,and wide-angle X-ray diffraction were used to characterize the properties of PVA/MWNT composite fibers.The TGA results suggested that MWNTs content in composite fibers were ranged from 5.3 wt%to 27.6 wt%.The mechanical properties of PVA/MWNT composite fibers were obviously superior to pure PVA fiber.The Young's modulus of composite fibers enhanced with increasing the content of MWNTs,and it rised gradually from 6.7 GPa for the pure PVA fiber to 12.8 GPa for the composite fibers with 27.6 wt%MWNTs.Meanwhile,the tensile strength increased gradually from 0.39 GPa for the pure PVA fiber to 0.74 GPa for the composite fibers with 14.4 wt%MWNTs.Nevertheless,the tensile strength of the composite fibers decreased as the MWNTs content up to 27.6 wt%.SEM results indicated that the MWNTs homogeneously dispersed in the composite fibers,however some agglomerates also existed when the content of MWNTs reached27.6 wt%.DSC results proved strong interfacial interaction between MWNTs and PVA chain,which benefited composite fibers in the efficient stress-transfer.WXAD characterization showed that the orientation of PVA molecules declined from 94.1%to 90.9%with the increasing of MWNTs content.The good dispersibility of MWNTs throughout PVA matrix and efficient stress-transfer between MWNTs and PVA matrix may contributed to significant enhancement in the mechanical properties.     

纳米SiO2和聚乙烯醇纤维对混凝土抗弯拉性能的影响

通过坍落扩展度试验和抗弯拉性能试验,采用4种不同纳米SiO2质量掺量和4种不同聚乙烯醇(PVA)纤维体积掺量,探讨纳米SiO2和PVA纤维对混凝土拌合物流动性及抗弯拉性能的影响.结果表明,随着纳米SiO2或PVA纤维掺量的逐渐增加,混凝土拌和物的流动性逐渐降低.纳米SiO2掺量不超过5％时,随着纳米SiO2掺量的增加,混凝土抗弯拉弹性模量以及抗弯拉强度均不断增大;但当纳米SiO2的掺量从5％继续增加到7％时,混凝土抗弯拉弹性模量和抗弯拉强度均有一定下降.当PVA纤维体积掺量低于0.1％时,PVA纤维对纳米混凝土抗弯拉性能的增强作用随纤维体积掺量增加逐渐增大,但当纤维体积掺量超过0.15％时,纳米混凝土抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量均有下降趋势,抗弯拉强度和抗弯拉弹性模量分别在纤维体积掺量为0.15％和0.1％时达到最大值.     

凝胶纺壳聚糖分散碳纳米管/聚丙烯腈纤维的研究

多壁碳纳米管(MWNTs)通过壳聚糖衍生物处理后与超高分子量聚丙烯腈进行复合,将得到的复合材料通过凝胶纺丝法制备出不同复合比例的MWNTs/聚丙烯腈纤维.将不同纺丝方法以及不同比例MWNTs对拉伸强度、模量、取向度、结晶结构的影响进行比较研究,同时通过电镜观察MWNTs的分散状况.结果表明:相比于湿法纺丝,通过凝胶纺丝法制备的复合纤维,MWNTs取向更好,分散更为均匀,纤维拉伸强度、模量都得到显著提高.对比未加MWNTs的对照样,在这个体系中加入质量分数为0.5%的MWNTs复合时,拉伸强度提高37%,弹性模量提高11.68%,并且声速取向度维持在相当高的水平(92.5%).     

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%.     

减载伸长路径下棕榈纤维加筋砂力学响应

为探究减载伸长破坏下棕榈纤维对石英砂力学性能的影响,对饱和状态下棕榈纤维加筋石英砂进行排水状态下的三轴伸长试验,分析了不同纤维长度和掺量下的应力-应变曲线,并对其初始弹性模量和割线模量进行比较。应用摩尔库伦准则分析得到剪切强度随纤维配比的变化规律。对剪切过程中的素砂和加筋砂的体积应变及孔隙比进行了比较分析。结果表明：(1)纤维加筋会增强石英砂在伸长破坏中的应力应变强度。对峰值应力和残余应力提升效果最佳的的纤维掺量和纤维长度分别为0.9%和12 mm。(2)试样的初始弹性模量和峰值割线模量均随有效围压的增大而增大,伸长试验中试样的整体刚度与有效围压呈正相关关系。纤维对石英砂剪切强度的增强效果只能在低围压状态时显现。(3)加筋砂的伸长破坏中孔隙比小于素砂,纤维的加入减小了石英砂的临界孔隙比,削弱了石英砂的剪胀性。试验结果为探究纤维加筋砂界面增强机理提供试验依据。      

激光石墨化沥青基碳纤维的力学性能研究

为提升沥青基碳纤维的力学性能,采用自制的激光超高温石墨化装置对中间相沥青基碳纤维进行石墨化处理。通过改变实验过程中的激光功率、牵伸力及碳纤维直径等3个因素制备了多组样品,研究了沥青基碳纤维拉伸强度随温度的变化规律,并分析了石墨化过程中牵伸力及碳纤维直径对其力学性能的影响。结果表明：沥青基碳纤维石墨化能承受的最大激光功率为360 W,对应的温度约为3 050℃,在此条件下处理得到的碳纤维拉伸强度由1.0 GPa提升至2.5 GPa;在碳纤维的承受范围内,其力学性能随着温度、牵伸力的增加而提高;直径较小的碳纤维力学性能提升更大。     

左旋聚乳酸纳米纤维膜的热处理研究

研究了热牵伸和热定型处理对静电纺丝左旋聚乳酸平行纳米纤维膜力学性能和微观结构的影响。拉伸试验表明,在100 ℃热空气条件下,沿纤维排列方向上牵伸300%、热定型10 min的纤维膜力学性能最佳,其抗拉强度和模量分别达到103 MPa和1.83 GPa。扫描及透射电子显微镜观察显示,经热牵伸后,纤维的直径随牵伸率的增加而减小,其致密及平行程度相应提高,纤维内部转变为垂直于纤维轴且平行排列的片晶结构。差示扫描量热分析结果表明,纤维膜的结晶度随牵伸率的增加而增大,随热定型时间先增加后减小。广角X射线衍射和小角X射线散射分析可知,纤维膜经热处理后的结晶为α型,其微晶尺寸及晶面间距均随牵伸率的增加而减小,随热定型时间先增加后减小,而纤维内部的针状微缺陷随着牵伸率的增加而变得更加狭长有序,使得纤维膜的力学性能得以提高。     

加热温度和时间对棕榈纤维拉伸性能的影响

为研究热处理对棕榈纤维拉伸性能的影响,在不同温度(100～200 ℃,间隔20 ℃)、不同时间(3、6、9 h)条件下对棕榈纤维进行加热处理,并测试其拉伸性能。结果表明:加热温度对棕榈纤维的拉伸性能有极显著影响,随着加热温度的上升,棕榈纤维的杨氏模量逐渐变大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低,并在加热温度为160～180 ℃时纤维的拉伸性能发生突变; 加热时间对棕榈纤维的拉伸性能也有显著影响,即随加热时间的延长,杨氏模量逐渐增大,断裂强度和断裂伸长率逐渐降低。     

时效强化对连续成型Al-Zr-Be合金导体组织性能的影响

为制备高导电率电工圆铝杆,借助材料电子拉伸试验机、双臂直流电桥、光学显微镜、恒温干燥箱、拉丝机,分析研究时效强化及冷拔加工对Al-Zr-Be合金导体组织与性能的影响.结果表明,时效强化及冷拔加工等强化方式可有效地改善合金组织,大幅度提高合金圆铝杆的抗拉强度,同时对等效导电率也具有一定的影响.运用连续铸挤工艺制备的Al-Zr-Be合金圆铝杆,经时效强化及冷拔加工后,直径3.5mm合金圆铝杆抗拉强度为140.24~148.62MPa,伸长率为2.6%~3.1%,等效导电率为61.42%~61.65%IACS.     

高韧性纤维增强水泥基复合材料的收缩变形

通过试验研究了砂灰比、水灰比、纤维种类和减缩剂对高韧性纤维增强水泥基复合材料(ECC)收缩变形的影响.结果表明:随着砂灰比的增大,ECC收缩应变值逐渐减小;随着水灰比的增大,ECC收缩应变值逐渐增大;国产PVA纤维对控制ECC早期收缩变形有较明显的效果,而日本产的高弹性模量PVA纤维对控制ECC后期收缩变形效果显著;水灰比为0.40时,混杂纤维对控制ECC收缩变形的效用比单独掺入国产PVA或日本产PVA好;水灰比为0.40时,掺入减缩剂可使ECC收缩应变约减少200×10-6,可见减缩剂控制ECC收缩变形效果显著.     

聚乙烯醇复合凝胶的强度与界面强度研究

为了提高物理交联聚乙烯醇(PVA)水凝胶的强度,制备了PVA无纺布复合水凝胶. 当基体凝胶PVA质量分数为10%、无纺布体积分数为15%时,复合水凝胶的拉伸强度为5.90MPa;随着基体凝胶PVA质量分数和无纺布体积分数的提高,复合凝胶的强度提高;当基体凝胶PVA质量分数为15%、无纺布体积分数为25%时,复合水凝胶的拉伸强度为10.90MPa. 利用A系数研究了不同PVA质量分数以及无纺布体积分数的复合水凝胶中基体与无纺布的界面作用,在无纺布体积分数相同时,界面强度随PVA质量分数的提高而增大;在基体凝胶PVA质量分数相同时,无纺布体积分数较低的复合凝胶的界面强度较大. 复合水凝胶的结晶度低于纯水凝胶的结晶度.     

文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

 为了充分拓展文冠果壳在复合材料领域的应用,优化其复合材料的制备工艺,探索力学性能随纤维质量分数的变化规律,采用未处理的纤维作为对比,将文冠果壳纤维表面进行碱、硅烷偶联剂及碱-硅烷偶联剂处理。采用双螺杆挤出机熔融共混与注塑成型的方法,制备文冠果壳纤维/高密度聚乙烯复合材料。考察了制备工艺、纤维质量分数对复合材料拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量和冲击强度的影响。研究表明,经过二次双螺杆熔融共混,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率提高。随着纤维质量分数的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率降低,弹性模量增加,冲击强度呈波浪状变化。复合材料断面上纤维断裂机制和剥落机制并存。     

高性能聚丙烯纤维对再生混凝土力学性能的影响

通过工作性能、立方体抗压、劈裂抗拉及弹性模量试验,研究了不同骨料取代率下的高性能聚丙烯纤维增强再生骨料混凝土(HPP fibers reinforced recycled aggregate concrete,HFRAC)随高性能聚丙烯(high performance polypropylene,HPP)纤维掺量增加...     

PET废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料的力学性能与吸水性能

采用平板模压成型方法制备聚对苯二甲酸乙二醇酯是(PET)废纤/竹原纤维增强不饱和聚酯复合材料,研究纤维梳理方式及不同质量比对复合材料力学性能与吸水性能的影响。结果表明:相同纤维比例、不同纤维梳理方式的复合材料拉伸强度无显著差异;纤维混合梳理的复合材料弯曲强度和弯曲模量均显著高于分别梳理的复合材料;纤维分别梳理的复合材料耐水性能优于纤维混合梳理的复合材料。动态机械热分析显示:复合材料储能模量随竹原纤维含量增加而增加,PET纤维含量的增加使复合材料阻尼效应增加。复合材料吸水动力学表明:水分在竹原纤维比例高且分别梳理的复合材料内部的扩散符合Fick定律;而水分在竹原纤维比例低且纤维混合梳理的复合材料内部的扩散行为不符合Fick定律。     

不同改性方法对竹塑复合材料拉伸性能的影响

研究了纳米碳酸钙浸渍改性对单根竹纤维表面碳酸钙附着情况、拉伸性能以及竹纤维/聚丙烯复合材料拉伸性能的影响,并将改性效果与纳米碳酸钙原位沉积改性进行对比。结果表明,纳米碳酸钙浸渍改性可以使碳酸钙颗粒均匀填充竹纤维表面微孔、褶皱等缺陷部位,附着的碳酸钙颗粒粒径均匀,分散性较好,附着量达到21.39%。经浸渍改性的单根竹纤维力学性能有所提高,拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率分别提高了15.98%、22.15%和5.21%,但提高幅度低于原位沉积改性。分别将纳米碳酸钙浸渍、原位沉积改性竹纤维与聚丙烯薄膜制成竹塑复合材料,通过断面形貌观察发现两种改性方法均可改善竹纤维与聚丙烯的界面结合性能,复合材料拉伸性能相应提高,浸渍改性使复合材料拉伸强度和弹性模量分别提高了6.95%和15.80%,原位沉积改性分别提高18.68%和25.41%。虽然浸渍改性效果低于原位沉积改性,但工艺更简单。     

基于协同氢键作用的高强度聚乙烯醇聚丙烯酸水凝胶?

利用一些大分子和原位聚合形成的高分子链间的协同氢键作用可以构筑高强度水凝胶.本文以聚乙烯醇(PVA)为大分子模板,通过丙烯酸(AA)的原位聚合得到了一种高强度PVA-in situ-PAA凝胶,探讨了反应体系中PVA和AA配比对凝胶形成及力学性能的影响.结果表明,少量PVA的引入即可大幅度提高凝胶的力学性能,且凝胶的拉伸强度、模量断裂伸长率以及回弹率等均随PVA含量的增加而增加,其拉伸强度可达0.9 MPa,断裂伸长率均在2 000%以上.该类凝胶还具有优异抗应力松弛特性,在高的拉伸倍率(1 500%)下其应力保持率可达90%以上.     

氧化石墨烯增强环氧树脂复合材料的制备及其力学性能研究

以天然石墨为原料，利用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，并对其进行X-射线衍射（XRD）和傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征。之后利用一种新型的有机溶剂三缩水甘油基对氨基苯酚（TGPAP）作为相转移剂和表面活性剂，将氧化石墨烯（GO）从水溶液转移到环氧树脂基体中，去除水分，加入固化剂进而得到混合液，最后利用浇铸法得到复合材料。通过万能测试拉力机对复合材料的拉伸性能和弯曲性能进行测试，结果表明氧化石墨烯的加入能够有效增强复合材料的力学性能：在添加0.1%（质量分数）的氧化石墨烯时，复合材料拉伸强度达到最大值77.29 MPa，与不添加氧化石墨烯相比提高了26.60%；在添加1.0%的氧化石墨烯时，拉伸模量达到最大值2 451.99 MPa，与纯环氧树脂相比提高了21.69%。     

UHMWPE冻胶纤维超倍拉伸性能研究

超倍拉伸是制备高强高模聚乙烯纤维的有效途径。研究了萃取、干燥工艺及拉伸速度、浸度等对超高相对分子质量聚乙烯冻胶纤维拉伸性能的影响。结果表明：聚乙烯冻股纤维最大拉伸倍数随萃取除油率的增加而增加；纤维萃取后干燥时有一最佳干燥温度，为25℃左右；随冻胶纤维萃取干燥收缩率的增大，纤维结晶度增加，拉伸性能变差；聚乙烯纤维的拉伸速度不能太高，拉伸温度存在一最佳范围。     

热氧化对PAN基碳纤维结构与性能的影响

将PAN基碳纤维在于400~700℃条件下空气中进行热氧化处理,然后利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、密度梯度管和纤维强力仪研究了其表面化学组成、表面形貌与性能的变化。结果表明:热氧化温度低于600℃时,纤维表面含氧量随热氧化温度升高不断增加,到600℃时氧含量增加了7.11%,主要增加的官能团为羟基、醚键以及羰基,纤维体密度、线密度随热氧化温度变化不明显;700℃时由于含氧官能团的裂解,氧含量有所减少,裂解部分主要为羰基,纤维体密度明显增加,线密度急剧减小;纤维强度随热氧化温度升高不断减小,600℃后减小趋势更加明显;模量随热氧化温度变化不明显。