连续CF增强PEEK复合材料层压板的制备工艺

采用熔融浸渍法制备了连续碳纤维(CF)增强聚醚醚酮(PEEK)复合材料预浸带,并层压成型制备复合材料层压板。研究了成型温度、成型压力、成型时间、纤维含量等因素对复合材料层压板力学性能的影响。结果表明,在成型温度为370℃、成型压力为12 MPa、成型时间为70 min、纤维含量为61%的工艺条件下,连续CF增强PEEK复合材料层压板的力学性能达到最优值,弯曲强度和弯曲弹性模量分别达到(1 750.76±49.13)MPa和(107.54±6.35)GPa,层间剪切强度达到(100.04±6.88)MPa,缺口冲击强度为(84.44±1.54)k J/m2。随着冷却速率的增大,复合材料层压板的弯曲性能和层间剪切强度下降,而缺口冲击强度提高。SEM分析表明,复合材料层压板的界面粘结良好。     

聚丙烯自增强复合材料层压板的制备和性能研究

以聚丙烯树脂为基体,聚丙烯纤维织物为增强体,采用层压成型工艺制备了聚丙烯自增强复合材料层压板。研究了成型温度、成型压力、成型时间和纤维含量等工艺参数对聚丙烯自增强复合材料层压板拉伸和弯曲性能的影响规律,并采用差示扫描量热(DSC)仪和扫描电子显微镜(SEM)对其进行了热分析和形态结构的表征。结果表明,当成型温度为175℃,成型压力为10 MPa,成型时间为15 min,纤维含量为60%时,聚丙烯自增强复合材料层压板的力学性能达到最大值,其拉伸强度为(125.76±0.77)MPa,弯曲强度和弯曲弹性模量分别为(30.77±0.70)MPa和(1 795.46±75.95)MPa;从DSC图和SEM图观察到成型温度为175℃时聚丙烯纤维表面发生了熔融,有利于纤维和树脂之间的界面粘结力的增强。     

玻璃纤维增强聚不饱和磷酸酯成型工艺及性能

以不饱和磷酸酯(UPE)与玻璃纤维(GF)为原料，利用层压成型工艺制备了聚不饱和磷酸酯(PUPE)/GF复合材料，采用差示扫描量热仪分析了PUPE的固化过程，研究了GF/PUPE质量比、GF铺层层数以及热压压力对PUPE/GF复合材料力学性能和阻燃性能的影响。通过热重分析仪研究了PUPE与PUPE/GF复合材料的热稳定性。结果表明：PUPE/GF复合材料最佳成型工艺参数为热压温度120℃、热压压力10.0 MPa、GF/PUPE质量比10/11、GF铺层层数19层、固化时间20 min,制得的PUPE/GF复合材料具有良好的力学性能，拉伸强度与弯曲强度分别达到了171.7 MPa和84.8 MPa,同时具有优异的阻燃性能，且PUPE/GF复合材料在高温下的热稳定性明显提高。     

碳纤维增强聚苯硫醚复合材料结晶结构与性能调控

使用碳纤维斜纹布与聚苯硫醚(PPS)薄膜通过热压成型制备了碳纤维增强PPS (PPS/CF)复合材料层压板,通过在保温保压过程中设置不同的等温结晶温度,对复合材料中PPS结晶结构进行调控,系统讨论了不同等温结晶温度下,PPS结晶度及晶粒尺寸对PPS/CF复合材料力学性能的影响。使用X射线衍射仪观察了复合材料中PPS的晶体结构,通过场发射扫描电子显微镜观察了复合材料的微观形貌,并利用动态机械分析测试探究了复合材料的黏弹性与PPS晶体结构之间的关系。结果表明,当等温结晶温度为230℃时,复合材料中PPS在保持较小晶粒尺寸的同时结晶度高达46.58%,此时复合材料具有良好的强度、刚性和界面粘结强度,其弯曲强度、弯曲弹性模量和层间剪切强度分别达到709 MPa,81.9 GPa和23.8 MPa。     

CF/PPS编织复合材料的制备及力学性能研究

采用混编法制备碳纤维(CF)/聚苯硫醚(PPS)混编织物,通过模压成型制备出连续碳纤维增强聚苯硫醚复合板材。研究铺层层数、热压温度、热压时间、树脂含量和处理混编织物的硅烷偶联剂种类对复合板材力学性能的影响,采用万能材料试验机、扫描电子显微镜、SEM-EDS等手段对碳纤维和复合材料层压板进行表征。结果表明碳纤维增强聚苯硫醚复合板材的最佳工艺条件为:铺层层数为20层,热压温度为330℃,热压时间为30 min,树脂质量分数为50.2%;使用硅烷偶联剂KH560处理后,复合板材力学性能显著提高,其拉伸强度和弯曲强度分别为920.1 MPa、890.6 MPa。     

连续玻纤增强聚丙烯混纤纱织物层压成型工艺研究

采用两种不同形式的混纤纱机织物为原料,利用层压成型的方法制备了连续玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)板材。研究了层压温度、压力、保压时间和混纤纱机织物形式对层压板材的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,当层压温度为230℃,层压压力为8.5 MPa,保压时间为30 min,降温过程冷却速度为0.5℃/min时,层压板材的力学性能最佳。弯曲强度和模量分别达到352.58 MPa、23.09 GPa,ILSS达到27.37 MPa。此时,纤维含量和空隙率分别为72.25%、2.03%。在最优工艺条件下制备的两种不同织物形式层压板材弯曲强度和弯曲模量以及ILSS:2/2斜纹织物平纹织物。两种织物层压板材的空隙率:2/2斜纹织物平纹织物。     

纳米Al2O3改性树脂基复合材料及体育应用性能

针对传统树脂基复合材料力学性能差,抗冲击性低等问题,以纳米Al₂O₃、CFF和PA6为原料,采用传统叠层模压的方式,制备一种体育器材用的层压板,并对制备层压板的力学性能和最佳工艺进行了探讨。结果表明,在模压温度230℃,热压压力3MPa,保压时间15min的条件下,制备的层压板力学性能最佳,其弯曲强度、层间剪切强度和缺口冲击强度分别达到250.3MPa、87.1MPa和56.1MPa;在加入6%（wt）的纳米Al₂O₃后,层压板弯曲强度和垂直于纤维铺层方向的冲击强度分别在最佳力学性能基础上达到387.6MPa和80.3MPa。     

PTFE／GF透波复合材料成型工艺与性能研究

为制备高性能聚四氟乙烯(PTFE)基透波复合材料,对玻璃布(GF)增强PTFE的成型工艺进行了研究。通过差示扫描量热法确定了PTFE/GF复合材料的烧结温度,考察了烧结时间、冷却速率、压制压力及组分配比等因素对复合材料性能的影响。结果表明,当GF质量含量为40%、压制压力为45MPa时,PTFE/GF复合材料的拉伸强度最大,可达81.2MPa,介电性能也满足透波复合材料的要求。     

热压成型工艺对PE-LLD/CFBFA复合材料性能影响全文替换

将循环流化床粉煤灰（CFBFA）和线型低密度聚乙烯（PE-LLD）通过热压成型法制备成PE-LLD/CFBFA复合材料板材,在CFBFA质量分数为60%时,探讨了成型压力、热压温度、热压时间对PE-LLD/CFBFA复合材料力学性能的影响,并在优化的实验条件下探讨了CFBFA添加量对复合材料力学性能的影响。结果表明,复合材料的弯曲性能随成型压力、热压温度和热压时间的增加基本呈现先上升后下降的变化规律,冲击性能则大致呈现相反的变化趋势,过高的CFBFA添加量会导致复合材料力学性能严重下降。在成型压力6 MPa、热压温度180℃和热压时间45 min条件下,CFBFA质量分数为60%时制得的复合材料邵氏硬度为66.2,弯曲强度为17.69 MPa,弯曲弹性模量为2092 MPa,冲击强度为2.91 J/m²,该实验条件属优化参数,可用于指导工业生产。     

GF增强PPS复合材料的制备及性能

采用熔融共混工艺和熔融浸渍分别制备了短玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料（PPS/SGF）和长玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS/LGF）复合材料,并对复合材料的力学性能和耐热性能进行了对比分析。研究结果表明,在玻璃纤维质量分数为30%时,PPS/SGF和PPS/LGF复合材料的拉伸强度分别为110 MPa和122 MPa;弯曲强度分别为175 MPa和208 MPa;弯曲弹性模量分别为8 GPa和9 GPa;缺口冲击强度和无缺口冲击强度分别为7.7,11.9 kJ/m²和31,37 kJ/m²。PPS/LGF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、缺口冲击强度和无缺口冲击强度相较于PPS/SGF复合材料分别提高了11.0%,18.9%,11.3%,54.5%和19.4%。PPS/SGF和PPS/LGF复合材料的热变形温度分别达到250℃和275℃,PPS/LGF复合材料的热变形温度高于PPS/SGF复合材料热变形温度10%。     

CF/PPS复合材料层板电阻焊接研究

针对航空结构用碳纤维增强聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料层板采用电阻焊接进行了实验研究,电阻热元件选择了CF/PPS混编织物,重点研究了输入功率、输入能量、焊接时间与压力对焊接接头性能的影响。结果表明,焊接过程中,CF/PPS混编织物加热元件在焊接结合面上产生的温度场两端略高于中间,整体温度分布均匀;在1~1.5 MPa压力范围下和80~170 kW/m^2的功率范围内,可获得质量良好的焊接接头;通过电阻焊接实现最大剪切强度(均值17.92 MPa)与模压制备基准试样剪切强度(均值17.88 MPa)相当;剪切断口观测分析表明,焊接质量良好的焊接接头主要失效形式为层内失效破坏;同时,提出了采用CF/PPS混编织物作为电阻元件焊接CF/PPS复合材料层板的最佳工艺窗口。     

流动场下含β成核剂的玻璃纤维增强聚丙烯复合材料结构与性能研究

采用普通注射成型和动态保压注射成型分别制备了不同玻璃纤维（GF）含量和β成核剂含量的等规聚丙烯（iPP）复合材料,测试了复合材料的力学性能,并采用二维广角X射线衍射、扫描电子显微镜和二维小角X射线散射研究了复合材料的iPP分子链取向、GF取向及结晶性能。结果表明,在动态保压注射成型条件下,GF含量为30 %（质量分数,下同）、β成核剂含量为0.2 %时,复合材料具有最优异的综合性能,拉伸强度为58.52 MPa,冲击强度为9.26 kJ/m2,这是由于在流动场下含GF与β成核剂的复合材料形成了"皮刚芯韧"类竹子的仿生结构。     

玻璃纤维对聚乳酸力学性能的影响

采用熔融复合和模压成型工艺,分别制备玻璃纤维(GF)增强聚乳酸(PLA)复合材料及其经KH550表面改性的复合材料。通过扫描电镜观察和力学性能测试,系统研究玻璃纤维和KH550的用量对玻璃纤维改性聚乳酸复合材料的微观形貌、冲击、弯曲和拉伸强度的影响。结果表明含KH550的复合材料中玻璃纤维表面被聚乳酸基质包覆。当聚乳酸与玻璃纤维质量比为7∶3时,复合材料的冲击、弯曲和拉伸强度达到最大,分别为17.33 kJ/m2、96.23 kPa和75.24 kPa。与纯PLA的相比,分别增加8.31%、20.2%和25.4%。当复合体系中添加一定量(1.2%)KH550,体系的这些性能有所改善,分别达到18.52 kJ/m2、110.34 kPa和77.59 kPa。     

头发角蛋白塑料的制备和力学性能研究

将头发氧化后得到的角蛋白粉末用模压的方法制备了角蛋白塑料，考察了模压压强、模压温度、头发的氧化时间以及增塑剂水和甘油的含量等对角蛋白塑料力学性能的影响，并对其角蛋白塑料进行了热重分析和红外表征。实验结果表明随着模压压强的增大，塑料的最大拉伸强度升高，断裂伸长率降低。而模压温度对塑料的力学性能影响不大。随着氧化时间的延长，最大拉伸强度升高，断裂伸长率降低。水和甘油都是头发角蛋白塑料良好的增塑剂，水含量为26．8％或甘油含量为20％时的增塑作用最好，此时最大拉伸强度分别可达15．15MPa和25．33MPa，断裂伸长率分别为17．81％和9．65％。     

石墨烯/聚丙烯纳米复合材料流变与拉伸性能

采用熔融共混法制备了多种粒径、不同含量的石墨烯(GNP)/聚丙烯(PP)纳米复合材料,通过流变实验和拉伸实验分别研究了GNP粒径和GNP含量对复合材料流变特性的影响以及注塑成型工艺参数(注塑温度、注射压力、注射速度及背压)对复合材料拉伸性能的影响。研究结果表明,GNP微粒能够显著改善PP基体的抗拉强度,在一定含量范围(3%~9%)和较大粒径(40μm)时,会对PP熔体的流动性产生较大影响。虽然,注塑成型工艺参数对GNP/PP复合材料的抗拉强度影响较小,但是,其对材料的韧性影响较大。随着注塑的温度、压力、速度和背压的升高,材料韧性呈先增后降的趋势,最优参数组合为注塑温度215℃、注射压力60 MPa、注射速度50%、背压压力1 MPa。     

Effect of polyphenylene sulfide containing amino unit on thermal and mechanical properties of polyphenylene sulfide/glass fiber composites

Three kinds of high‐molecular‐weight compatibilizers [copoly(1,4‐phenylene sulfide)‐poly(2,5‐phenylene sulfide amine)] (PPS‐NH₂) containing different proportions of amino units in the side chain) were synthesized by the reaction of dihalogenated monomer and sodium sulfide via nucleophilic substitution polymerization under high pressure. The intrinsic viscosity of the obtained copolymers was 0.354–0.489 dL/g and they were found to have good thermal performance with melting point (T_m) of 271.3–281.0 °C and initial degradation temperature (T_d) of 490.0–495.7 °C. There was an excellent physical compatibility between PPS‐NH₂ and the pure industrial PPS. The results of dynamic mechanical analysis and macro‐ and micromechanical test showed that the selective compatibilizer PPS‐NH₂ (1.0) (1.0% mol aminated ratio) can improve the mechanical and interfacial properties of polyphenylene sulfide/glass fiber (PPS/GF) composite. The macro‐optimal tensile strength, Young's modulus, bending strength, and notched impact strength of 5%PPS‐NH₂ (1.0)/PPS/GF composite raised up to 141 MPa, 1.98 GPa, 203 MPa, and 6.15 kJ/m², which increased 12.8%, 9.4%, 4.1%, and 13.8%, respectively, comparing with the pure PPS/GF composite (125 MPa, 1.81 GPa, 195 MPa, and 5.40 kJ/m², respectively). © 2017 Wiley Periodicals, Inc. J. Appl. Polym. Sci. 2018 , 135, 45804.     

硅微粉改性PI/PPS/GF复合材料的制备及性能

采用双螺杆挤出机挤出工艺,制备了硅微粉改性聚酰亚胺(PI)/聚苯硫醚(PPS)/玻璃纤维(GF)复合材料。研究了PPS用量和硅微粉用量对PI/PPS/GF复合材料力学性能、动态力学性能、线膨胀系数和热性能的影响。复合材料拉伸强度、弯曲强度、悬臂梁无缺口冲击强度和初始储能模量随PPS用量增加而逐渐降低,线膨胀系数和熔体质量流动速率随之增加;材料力学性能随硅微粉用量增加先增加后减小,线膨胀系数和熔体质量流动速率随之增加而明显降低。差示扫描量热仪(DSC)数据分析表明,PPS材料的加入使复合材料在230~240℃出现了结晶峰,硅微粉使初始结晶温度变高;复合材料的热稳定性能随着熔融硅微粉用量增加而增加。