长纤维增强热塑性复合材料的研究进展

综述了长纤维增强热塑性复合材料的研究进展,详细介绍了长纤维增强热塑性复合材料性能的影响因素,包括纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等,最后对长纤维增强热塑性复合材料的发展做出了展望。     

尼龙纤维增强MDF水泥的力学性能研究

制备了以ＭＤＦ水泥为基体的尼龙纤维增强复合材料并对其力学性能进行了测试,结果表明在ＭＤＦ水泥基体中加入一尼龙纤维可以有效地提高材料的抗冲击性能,当复合材料中尼龙纤维含量为体积分数￣２％时,材料的冲击强度即可达１４．２５ｋＪｍ＾－２,变曲强度８１．２ＭＰａ,并对纤维增韧机理以及断裂特性进行了探讨。     

注塑成型流动过程中的纤维定向分析

基于Ｈｅｌｅ－Ｓｈａｗ流动，采用Ｄｉｎｈ定向计算模型，运用分层计算方法模拟中等浓度短纤维增强塑料在注塑流动成型过程中纤维的取向状态，以多层的定向描述制品截面内的整体定向情况     

注塑成型流动过程中的纤维定向分析

基于Ｈｅｌｅ－Ｓｈａｗ流动，采用Ｄｉｎｈ定向计算模型，运用分层计算方法模拟中等浓度短纤维增强塑料在注塑流动成型过程中纤维的取向状态，以多层的定向描述制品截面内的整体定向情况。     

碳纤维─铜复合材料磨损性能研究

本文研究了碳纤维－铜复合材料在干摩擦状态下的磨损特性。着重研究了纤维取向、纤维含量、外加载荷的变化对复合材料磨损性能的影响、通过对磨痕扫描电镜的观察，探讨了复合材料的磨损机理。     

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。     

4∶1粘弹性收缩流动中纤维取向研究

利用纤维生成算法,研究了4∶1粘弹性收缩流动中的纤维取向。直接在流场中生成纤维,通过求解Jeffery方程,得到纤维在流场中的取向状态。结果表明在4∶1平板收缩流中,在靠近壁面且远离拐角的区域,流场中主要是剪切作用占主导地位,而纤维呈现周期性旋转状态;在接近中轴线的位置,流场中转变为拉伸作用占主导地位,纤维沿单轴拉伸;在在上游拐角区域和收缩入口处,流动相对复杂,纤维的取向也相对复杂,因为流动以旋转为主,所以纤维取向也随着出现不规则旋转。     

纤维网片复合方式对纤维增强水泥基材料性能的影响

在分析渍浆纤维混凝土(SIFCON)和渍浆网片混凝土(SIMCON)各自优缺点的基础上，研究了不同性质乱向短纤维和定向纤维网片复合及不同性质网片组合方式对纤维增强混凝土性能的影响．实验结果表明：各种纤维体积分数下定向网片与乱向短纤维复合增强混凝土各项性能明显优于单用乱向短钢纤维增强混凝土；当纤维总体积分数为8％时，由2层细孔编织钢丝网和3层细孔玻纤网组合网片型式B(网片体积分数为0．7％)与乱向短纤维(体积分数为7．3％)复合增强混凝土，其抗弯强度、抗剪强度、弯曲韧性(I5)比短切钢纤维增强混凝土(SIFCON)分别提高了45％，25％和46％，从而揭示了高弹模与低弹模纤维复合、乱向纤维与定向纤维网复合，优化纤维分布和取向，使其在材料层次和结构层次协同作用的优势得以发挥，并以较低的成本和较方便的施工工艺制备了高性能纤维增强水泥基复合材料。     

纤维方位角对玻纤复合材料破坏机理的影响研究

利用扫描电子显微镜（SEM）对不同纤维方位角的玻纤增强树脂复合材料（GFRP）在单拉载荷下的破坏过程进行了实时观测．在桥联模型基础上，将纤维剪应力和基体正应力定义为界面的应力状态，对概化的GFRP材料单元进行了定量分析，得到了单拉载荷下纤维体积分数为27．5％的单元起裂时的应力状态，并通过最大应力强度准则确定了导致起裂的应力分量．综合SEM图片中裂纹形态和断口形貌，分析了不同纤维方位角的GFRP材料裂纹萌生和裂纹扩展的机理．分析结果表明，随着纤维方位角增大，导致GFRP材料裂纹萌生的应力分量由基体最大主应力演化为界面剪应力；裂纹扩展路径由最大主应力控制的基体开裂演化为最大剪应力控制的界面开裂．     

纤维取向与打团效应对玄武岩纤维增强复合材料拉伸性能的影响

 基于Tsai理论,针对纤维体积掺加率为0.6%、0.9%、1.2%、1.5%,纤维取向角为0°、15°、30°、45°的玄武岩纤维-环氧树脂复合材料（BFRP）进行了轴向拉伸强度实验研究,并引入纤维均分系数和打团纤维含量表征玄武岩纤维在环氧树脂中的打团效应,建立打团纤维的细观力学模型与几何模型,对BFRP的拉伸强度进行了数值计算对比分析。结果表明,纤维体积掺加率一定时,BFRP的拉伸强度随纤维取向角的增大而减小,纤维取向角一定时,BFRP的拉伸强度随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维均分系数随纤维体积掺加率的增大而减小,打团纤维含量随纤维体积掺加率的增大而增大;纤维打团效应的存在,导致了BFRP的纤维临界体积掺加率较纤维均分时有所增大,降低了玄武岩纤维对环氧树脂基材拉伸强度的增强幅度;考虑纤维打团效应的BFRP拉伸强度计算值与实验结果接近。     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法（RSM）分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%，GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%；载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm，载气流量为1.7 L/min，处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角（24.6°）与预测值（25.0°）之间的偏差仅为1.6%。     

空气等离子体炬改性连续玻纤束的工艺研究

玻璃纤维表面光滑且呈化学惰性，聚丙烯缺少极性官能团，导致玻璃纤维与聚丙烯之间的界面润湿性能较差。为了提升玻璃纤维增强聚丙烯（GFRP）复合材料的界面结合性能，设计并搭建了空气等离子体炬处理装置，通过该装置在连续玻璃纤维束表面沉积SiO_x纳米颗粒，并测定了改性玻璃纤维的润湿性能和GFRP复合材料的界面剪切强度；采用响应曲面法（RSM）分析了喷嘴与纤维间的距离、载气流量、处理时间对玻璃纤维润湿性能的影响，并对这些工艺参数进行了优化。结果表明：当处理距离为20 mm、载气流量为1.5 L/min、处理时间为6 s时，与对照组相比，改性后的玻璃纤维与聚丙烯的接触角降低了49.8%，GFRP复合材料的界面剪切强度提高了94.7%；载气流量对玻璃纤维润湿性能的影响程度最大，处理时间次之，处理距离的影响最小。优化后的工艺参数为：喷嘴与纤维间的距离为18 mm，载气流量为1.7 L/min，处理时间为7 s。在此工艺条件下制备了空气等离子体炬改性的玻璃纤维，实测的接触角（24.6°）与预测值（25.0°）之间的偏差仅为1.6%。     

玻璃纤维增强热塑性塑料的发展概述

介绍了短纤维增强热塑性塑料、玻璃纤维与热塑性塑料复合纤维、长纤维增强热塑性塑料和热塑性拉挤复合玻璃纤维增强塑料的制备与应用及发展前景。     

短纤维增强聚氨酯弹性体的研究

以聚四氢呋喃醚二醇(PTMEG)、二异氰酸酯(MDI)、扩链剂(BDO)为原料,利用一步法制备了聚氨酯弹性体。对短玻璃纤维表面进行了偶联剂处理,将处理过的玻璃纤维添加到聚氨酯中,并改变玻璃纤维的添加量,研究了添加量对玻璃纤维增强聚氨酯复合材料基本力学性能的影响。     

Radial Orientation Mechanism and Experimental Research of Short Fiber in Tread Compound

Combining with Jeffery equation and mechanics model of fixed point of Euler rigid body,the mechanism and method of short fiber radial orientation and characteristics of movement in tread extrusion process were studied.The influences of tension flow field and shear flow field in flow channel on short fiber orientation have been systemically analyzed.The extrusion die,which had a hinder dam by adopting such principle,was designed.The results show that the expansion ratio and expanding angle of cross section a...     

三角形截面碳纤维在复合材料中的分布规律

 三角形截面碳纤维在复合材料内部的排布结构像微波暗室一样,能够对入射的电磁波进行多次反射,从而衰减电磁波,使三角形截面碳纤维复合材料具有吸波性能,因此,研究三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律对研究其吸波机理非常重要.采用实验和模拟的方法对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律进行了分析.首先,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了多组三角形截面碳纤维复合材料试样的截面微观形貌,分析了三角形碳纤维在复合材料中的排布角度及均匀性;其次,为进一步研究三角形截面碳纤维复合材料的吸波机理,根据蒙特卡洛原理,通过Matlab软件对三角形截面碳纤维在复合材料中的排布情况进行了模拟.实验及数值模拟结果吻合较好,均表明三角形截面碳纤维在复合材料中的排布是以各种排布角度随机排布的,而三角形碳纤维分布是比较均匀的,没有明显的密布区域和稀疏区域,该模拟方法可以用于模拟不同含量的三角形截面碳纤维在复合材料中的排布规律.     

短纤维强力的概率分布分析

纤维强力对于纱线乃至织物来说都是一个重要的性能，而纤维的强力有一定分布。这里对羊毛、绢丝、棉、亚麻、腈纶、涤纶、芳纶、玻璃纤维、碳纤维等9种纤维的强力进行了测试和统计分布拟合。发现棉、腈纶、涤纶、芳纶和碳纤维的强力严格符合二参数的Weibull分布，而羊毛、绢丝的强力则符合三参数的Weibull分布，而亚麻的强力用两种     

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.     

高速铁路绝缘轨距块用增强尼龙专用料研究

以尼龙(PA)为基体树脂,通过不同黏度的PA复合,优化选择了具有较好加工性能和机械强度的基体材料。同时,选择不同直径的玻璃纤维,研究玻璃纤维种类和含量对复合材料性能的影响,对比普通玻璃纤维和无碱玻璃纤维对复合材料的耐醇解性能影响,使复合材料具有优异的耐高温性能和较好的耐醇解性能。为了提高抗氧剂的物理损耗性能,制备了纳米二氧化硅表面负载抗氧剂,并采用红外光谱法研究了接枝结构。