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%.     

表面处理对生物降解黄麻/PBS复合材料性能的影响

采用模压成型法制备了生物降解黄麻增强PBS(聚丁二酸丁二醇酯)复合材料,通过拉伸、弯曲性能测试、红外分析和扫描电子显微镜观察,探讨了碱处理和硅烷偶联剂KH-570处理对材料性能的影响.结果表明:碱处理和硅烷偶联剂KH-570处理均能够提高黄麻纤维的表面粗糙度,从而改善黄麻纤维与PBS树脂之间的界面黏结性能,提高黄麻/PBS复合材料的力学性能,特别是弯曲模量的提高十分显著,比未处理黄麻/PBS复合材料分别提高了58%和98.5%.此外,研究结果还表明,硅烷偶联剂KH-570的处理效果较碱处理好.     

玄武岩纤维布增强不同树脂基体复合材料的制备与力学性能

利用3种不同的制备工艺,成功制备了相同玄武岩纤维布含量但5种不同树脂基体的玄武岩纤维布增强树脂基复合材料.5种树脂基体包括热固性的环氧树脂、乙烯基酯、热塑性尼龙6、聚碳酸酯及ABS树脂.所制备的5种复合材料组织均匀致密,玄武岩纤维布分布特征相同.研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料准静态拉伸和3点弯曲力学性能,探讨了树脂基体种类的变化对力学性能的影响规律.在此基础上,通过微观分析研究了玄武岩纤维布增强树脂基复合材料在准静态拉伸和3点弯曲加载条件下的破坏机制,并揭示了树脂基体种类的变化对力学性能影响的机理.      

基于X射线CT原位试验的平纹SiC/SiC复合材料拉伸损伤演化

采用化学气相渗透工艺制备平纹SiC/SiC复合材料,利用X射线CT无损检测技术研究纺织陶瓷基复合材料拉伸损伤演化与失效机理.制备了第3代SiC纤维增韧平纹叠层SiC/SiC狗骨状试件.研制了CT原位拉伸测试仪,完成了纳米X射线CT原位拉伸试验,对CT扫描三维重建图像和扫描电镜照片进行了分析.结果表明:纳米X射线CT原位试验能够揭示材料拉伸损伤演化过程.平纹SiC/SiC复合材料单轴拉伸应力-应变曲线呈现明显的非线性特征,损伤萌生于非线性变化阶段.首先,出现基体横向开裂,并随着拉力的增加逐渐扩展.其次,出现层间基体开裂和纤维束基体纵向开裂,并逐渐扩展至纤维束宽度.最后,拉伸方向纤维断裂,材料失效,大多基体横向裂纹闭合,但纵向纤维束与束间基体分离严重,断口参差不齐,有明显的纤维拔出现象.     

界面损伤对正交叠层板最终拉伸强度的影响

基于现有应力集中分析结果及随机扩大临界核统计理论,对正交(混杂)叠层复合材料中由于90°层的基体开裂、层间界面破坏、0°层中部分纤维断裂及纤维/基体界面损伤相互作用的最终拉伸破坏过程进行统计分析.计算结果为现有的实验所证实.计算结果表明,正交叠层板的最终拉伸强度与界面剪切强度有关,适宜的界面黏结,相应的强度最高.本研究可对此类复合材料的最终拉伸强度作出合理的预报,并为复合材料叠层板的优化设计提供理论依据.     

碳纤维增强铅锡复合材料的断裂机制(英文)

本实验对碳纤维增强铅—10％锡复合材料在扫描电镜下作单轴拉伸,对它的断裂过程作动态观察。试验观察表明,碳纤维增强铅锡合金复合材料有两种断裂机制:一种是复合材料的失效受纤维断裂的控制;另一种是受基体的过早开裂的控制。作者对此进行了讨论。     

耐烧蚀硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化性能与力学性能

针对目前广泛应用的耐烧蚀硅基纤维布增强的复合材料存在的问题,比较了三种不同的硅基纤维布增强酚醛树脂复合材料的高温氧化后的失重率、力学性能和宏观/微观形貌的变化.发现高温氧化后,混编复合材料失重率的变化明显大于单编复合材料失重率的变化;高温氧化后材料的弹性模量随温度升高而减小.在三种硅基纤维布增强的复合耐蚀材料中,单编硅基纤维布增强的复合材料具有更好的抗高温氧化性能.     

聚乳酸/苎麻纤维(PLA/RF)复合材料的制备与性能

对苎麻纤维(RF)进行偶联剂处理和聚乳酸(PLA)/氯仿溶液浸润处理后,采用溶液浇铸法制备PLA/RF复合材料,并观察RF处理后的表面形态及PLA/RF的等温结晶情况.结果表明:RF能够有效提高PLA/RF复合材料的拉伸强度;3种偶联剂(KH5501,KH570,A151)在80,℃下处理的RF对PLA的增强效果较在室温下处理的增强效果好;RF经过浸润处理后吸水率下降;在RF的浸润液中添加增塑剂柠檬酸三丁酯(TBC)能够提高材料断裂伸长率;通过偏光显微镜(POM)观察到,在靠近RF附近位置PLA球晶较其他位置处细小;随着TBC质量分数的增加,PLA球晶尺寸增大.     

2D-C/SiC复合材料磨削加工表面形成机制

采用树脂结合剂金刚石砂轮对二维正交编织结构(2D-C/SiC)复合材料进行平面磨削实验,研究磨削加工参数对磨削后表面形貌的影响规律,并分析了磨削表面形成机制.结果表明:磨削参数对表面三维粗糙度(S_a)影响明显,S_a随着磨削深度和工件进给速度的增加而增大,但砂轮线速度的增加,其值反而会降低.0°纤维磨削区(纤维方向与磨削方向平行)的S_a大于90°纤维磨削区(纤维方向与磨削方向垂直)的S_a.在磨削过程中,碳纤维的层状脆性断裂是磨削表面形成的主要机制.0°纤维磨削区比90°纤维磨削区的纤维断裂尺度更加严重,且90°纤维磨削区域上的纤维容易出现拔出.     

纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料的制备及其力学性能

为制备综合力学性能优异的纳米碳纤维(CNFs)增强聚合物复合材料,利用超声分散设备,采用1.6g/L的十二烷基酸钠(SDS)对纳米碳纤维进行表面处理,制备出不同纳米碳纤维质量分数的纳米碳纤维/聚二甲基硅氧烷复合材料.SEM和复合材料拉伸结果表明SDS分散处理在一定程度上能改善碳纳米纤维与基体的界面结合和分散情况,提高复合材料的拉伸性能.当纳米碳纤维的含量在3wt%左右时,复合材料的拉伸强度达到最大.动态拉伸结果表明对CNFs的表面处理能增加复合材料在动态变形时的内摩擦,且材料的动态力学性能稳定.     

BaFe12O19/PLA复合材料的制备及性能研究

以钡铁氧体(BaFe₁₂O₁₉)为微波吸收剂、聚乳酸(PLA)为基体,经过球磨、单螺杆熔融挤出制备BaFe₁₂O₁₉/PLA复合线材,利用熔融沉积成型(FDM)制备出BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料.分别利用XRD、SEM和矢量网络分析仪对所制备的不同比例的BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料进行物相研究、微观形貌分析和电磁性能表征.拉伸测试结果表明：随着BaFe₁₂O₁₉含量的提升,BaFe₁₂O₁₉/PLA复合材料的力学性能持续下降,当BaFe₁₂O₁₉含量在20%时,拉伸强度和断裂延伸率较纯PLA分别下降了15.69%、36.83%;当BaFe₁₂O₁₉含量在30%时,拉伸强度和断裂延伸率出现了较大幅度的下降,分别为41.28%、66...     

稀土处理对碳纤维增强聚四氟乙烯复合材料拉伸性能的影响

采用空气氧化、空气氧化后稀土改性和稀土改性对碳纤维表面进行处理,并研究了3种表面处理对碳纤维增强聚四氟乙烯(CF/PTFE)复合材料拉伸性能的影响.探讨了稀土含量对于复合材料拉伸性能的影响,并运用扫描电子显微镜(SEM)对复合材料拉伸试件的断口进行分析.结果表明:稀土处理能够有效地提高碳纤维与聚四氟乙烯基体的界面结合力,从而提高CF/PTFE复合材料的拉伸性能.当稀土元素在表面改性剂中的质量分数为0.3%时,CF/PTFE复合材料的拉伸性能最佳.     

PLA/热塑性淀粉和PLA/亚麻纤维可降解复合材料的性能研究

使用熔融共混方法,制备了PLA/热塑性淀粉(PLA/TPS)和PLA/亚麻纤维(PLA/FF)复合材料.研究结果表明,随着热塑性淀粉或者亚麻纤维用量的增加,PLA复合材料的拉伸强度和断裂伸长率都有所降低;而PLA的结晶速率呈现显著增大,并且晶粒细化;添加热塑性淀粉或者亚麻纤维,能够增加PLA复合材料的降解速率.     

表面改性对三种天然纤维增强聚丙烯复合材料拉伸性能的对比研究

采用氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、丙基三甲氧基硅烷(KH-570)以及马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)分别对纤维素、木屑和秸秆进行了表面改性处理,并分别制备了三种植物纤维增强聚丙烯复合材料,考察了复合材料的拉伸性能与改性方法、纤维类型及纤维含量的关系。结果表明,复合材料的拉伸强度随着纤维含量提高而降低;MAPP处理较硅烷偶联剂处理的纤维-基体界面粘接性能改善较大,其拉伸强度最大提高了50%,而断裂延伸率和断裂韧性也由于界面结合力提高而明显降低。     

阻燃剑麻纤维增强聚乳酸复合材料的自然降解性能研究

采用对剑麻纤维进行预处理,添加膨胀型阻燃剂与聚乳酸(PLA)制备成阻燃可降解环保型复合材料,对复合材料进行土埋处理,用万能试验机、氧指数测定仪和垂直燃烧测定仪、SEM、DSC、TGA等分析复合材料土埋前后力学性能、燃烧性能、表面形貌、热性能的变化来研究复合材料的降解性能。结果表明,随着土埋时间的增加,剑麻增强聚乳酸复合材料的表面形貌发生了明显变化,力学性能也随之下降,复合材料的氧指数从未处理的31.8%上升到33.7%,垂直燃烧达到了FV-0级(UL-94),剑麻对聚乳酸的降解具有促进作用。     

芦苇纤维对聚乳酸复合材料结晶行为的影响

文章以硅烷偶联剂处理后的改性芦苇纤维(modified reed fiber,MRF)作为填充料,以聚乳酸(polylactic acid,PLA)为基体,熔融共混制备MRF/PLA复合材料,并通过差示扫描量热仪(differential scanning calorimetry,DSC)、X-射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、偏光显微镜(polarizing optical microscope,POM)等测试研究MRF对PLA结晶性能的影响。检测结果表明:MRF与未改性的芦苇纤维(reed fiber,RF)相比,MRF对提升PLA的结晶性能的效果更显著,且MRF在PLA基体中具有异相成核促进作用,可显著提升PLA的结晶速率和结晶度;在添加20%的MRF时,PLA的结晶度提高了10.8%,结晶温度上升了11.4℃;在98℃进行等温结晶时,PLA的结晶诱导期和半结晶时间(t_(1/2))分别由原来的4.4 min和14.3 min缩短至0.8 min和1.1 min。     

C/C复合材料弯曲性能数值模拟与试验验证

对C/C复合材料在弯曲载荷下的性能进行了试验研究和有限元数值模拟研究。试验中,沿两个加载方向分别测试了C/C复合材料的弯曲性能,绘制了试验件的载荷位移曲线并给出了损坏试验件的微观照片。在有限元模拟中,采用了Linde失效准则来进行模拟,预测了C/C复合材料在垂直于纤维方向上的弯曲强度。有限元模拟结果与试验结果相比,误差为3.56%。最后分析了C/C复合材料在弯曲载荷作用下的损伤破坏机理。C/C复合材料受到弯曲载荷时,发生破坏的主要原因是轴向纤维在拉伸应力下达到强度极限而破坏。纤维损伤主要出现于0度纤维层的中间部分,而基体的损伤分布情况范围较广,主要集中于上表面和试件的中间部分。     

表面处理对玻纤/碳纤增强橡胶基密封复合材料性能的影响

采用压延成张工艺制备碳纤维和玻璃纤维混杂增强非石棉橡胶基密封复合材料(NAFC),以横向抗拉强度作为表征混杂增强橡胶基密封材料中纤维与橡胶界面粘结性能的指标.通过扫描电镜(SEM)对材料横向拉伸试样断口进行形貌分析,及对材料的耐油、耐酸、耐碱性能进行测试,探讨了不同表面处理工艺对纤维与基体界面粘结效果的影响.研究结果表明,对玻璃纤维采用偶联剂KH550浸渍后涂覆环氧树脂涂层,对碳纤维在空气氧化后涂覆环氧树脂涂层,可有效增强纤维、基体的界面粘结,所制得的混杂纤维增强复合材料具有较好的机械性能和耐介质性能.     

碳纤维增强木粉／聚乙烯复合材料的制备及其力学性能

将短切碳纤维(SCF)与木粉(WF)、高密度聚乙烯(HDPE)塑料和其他添加剂共混、熔融复合后,用模压成型方法制备了短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料;将碳布放置于木塑板上下表面,经模压成型制备碳纤维布增强木塑(CFC/WF/HDPE)复合材料。研究了碳纤维用量对碳纤维增强WF/HDPE复合材力学性能的影响,并利用扫描电镜(SEM)和红外光谱(FTIR)对碳纤维进行表征。结果表明:与纯WF/HDPE复合材相比,碳纤维加入量为10%时,复合材料的力学强度提高幅度最大,拉伸强度和弯曲强度分别提高了8.4%和10.6%;当碳纤维加入量为6%时,复合材料的韧性提高幅度最大,断裂伸长率提高了25.9%,冲击强度提高了24.4%。使用丙酮清洗掉碳纤维表面的上浆剂后,其增强效果比未经过处理的碳纤维略有下降。与短切碳纤维相比,碳布的增强效果更好,与短切碳纤维增强木塑(SCF/WF/HDPE)复合材料相比,碳布平铺在木塑板表面的结构拉伸性能可提高62%,断裂伸长率提高148%,弯曲强度提高71%,冲击强度提高313%。     

钢/FRP复合板的力学性能

对由高强钢DP980和碳纤维(CF)或芳纶纤维(AF)单向布通过环氧树脂粘贴制成钢/纤维增强复合材料(FRP)复合板,在拉伸、弯曲和压缩条件下进行了力学性能试验研究。通过单向拉伸、单向压缩和三点弯曲试验,获得了包含不同FRP种类、纤维方向的钢/FRP复合板的承载–位移关系。与单一高强钢板DP980比较,钢/FRP复合板具有更高的刚度、承载能力以及抗屈曲失稳能力。粘贴300 g碳纤维单向布的钢/FRP复合板在拉伸、压缩及弯曲条件下最大载荷较单一高强钢板DP980分别提升了44.0%、104.9%和170.1%,初始刚度分别提升了20.5%、28.7%和126.8%。