改性黄麻纤维增强聚氨酯硬泡性能的研究

采用碱处理工艺对黄麻纤维进行了表面改性,提高了纤维对基体树脂的浸润性,改善了纤维与树脂基体的界面粘结。研制了一种新型的黄麻纤维增强硬质聚氨酯结构泡沫材料。测试结果发现,碱处理后纤维表面出现沟槽和裂纹,拔出的单丝纤维表面包覆有聚氨酯基体,纤维与基体结合紧密。压缩性能实验结果表明,添加改性纤维的复合材料,其压缩强度明显提高,当纤维质量分数为3.0%时,复合材料的压缩强度达到最大值(8.01 MPa);纤维质量分数为3.0%、长度为3 mm的短切纤维的增强效果较好;随着纤维含量和长度的增加,复合材料的压缩模量亦随之增大。     

玻纤保留长度对增强ABS性能的影响

玻纤的保留长度对于玻纤增强的热塑性树脂材料的力学强度等性能指标具有明显的影响,本文设计了3套不同剪切强度的螺杆组合,分别用于作玻纤增强ABS的材料。通过观察其玻纤保留长度,研究并分析玻纤保留长度对复合材料力学性能以及线性热膨胀系数的影响。实验发现,玻纤保留长度越长,力学强度越高,冲击强度也越高,线性热膨胀系数降低越多。     

汽车用玻纤增强PP的制备及力学性能研究

研究了聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)用量、基体树脂流动性、玻纤形态和短玻纤的单丝直径对玻纤增强聚丙烯(PP)复合材料性能的影响。结果表明:随着PP-g-MAH用量的增加,复合材料的力学性能呈现先增加后减小的趋势,断面呈韧性断裂。基体树脂PP的熔体流动速率越大,复合材料的力学性能越好。短玻纤比长玻纤直接纱增强效果好,玻纤的单丝直径越细,复合材料的力学性能越好。当PP/PP-g-MAH/其他助剂质量比为67/2/1时,质量分数30%玻纤增强PP复合材料的性能较好。     

探究缝编工艺参数对玻纤复合材料性能的影响

通过设计并制备6种不同编织工艺参数的单轴向玻纤经编织物,探究涤纶丝缝编针距、缝编线粗细旦数、缝编线针脚长度以及缝编方式和纬线的交叉与平行铺纬方式对玻纤复合材料的厚度、纤维质量分数和静态力学性能的影响。研究结果表明：不同编织工艺参数对玻纤复合材料的厚度与纤维质量分数的影响主要取决于单轴向玻纤经编织物中涤纶丝体积分数高低,涤纶丝体积分数高者其玻纤复合材料厚度偏厚,反之偏小,但是对玻纤复合材料静态力学性能影响微乎其微。     

在线混炼注塑一步法成型设备及制品性能研究

研究了长玻纤增强聚丙烯复合材料的成型工艺对其各项性能的影响。结果显示:LFT-S在线混炼注塑一步法成型工艺制备的制品,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度达到了135.2MPa、196.6 MPa和34.3 kJ/m~2,相较于传统LFT-G先造粒再注塑成型工艺制备的制品,分别提高了17.8%、20.6%和56.6%。主要原因是在LFT-S工艺制品中,其长玻纤平均保留长度为5~8 mm,远大于玻纤增强复合材料中纤维临界长度(3.0 mm),长玻纤所形成的缠结网络结构能更好地承受各个方向上的应力。此外,通过扫描电子显微镜对断面的分析表明:纤维增强制品在断裂过程中,需要克服纤维与基体间的粘结力,随着大量玻纤从基体树脂中拔出,大量聚丙烯树脂残留在玻纤表面,证明玻纤与聚丙烯基体界面结合力较强。     

典型舰用复合材料DMA动态力学性能试验研究

典型舰用复合材料体系以玻璃纤维(SW220(S2))、碳纤维(T700)等为增强纤维,乙烯基类(430LV、3201)树脂和环氧类(350)树脂等为基体,以其为研究对象,通过开展不同纤维和基体组成的纤维增强复合材料(FRP)动态热机械分析(DMA)试验,得到以上材料体系在不同温域和频域内的阻尼特性,并对树脂基体种类、铺层角度和增强纤维类型的影响规律进行分析。研究结果表明:树脂基体是影响FRP阻尼特性的主要因素,三种树脂基体中,tanδ_(max(430LV))≈0.88,tanδ_(max(3201))≈0.8,tanδ_(max(350))≈0.7,常温段(0℃~30℃)损耗因子基本相同,约为0.05,加入纤维后,FRP的损耗因子下降至0.035左右,但储能模量提高了7倍~8倍;常温段,与0°/90°铺层方向相比,±45°铺层复合材料的损耗因子提高约0.025,储能模量下降6 GPa~8GPa;0℃~30℃,与碳纤维增强复合材料(CFRP)相比,玻纤增强复合材料(GFRP)损耗因子是其两倍,但储能模量只有其1/3。实验频率从1 Hz增加到1000 Hz,FRP的损耗因子降低45%~70%,储能模量上升10%以内。     

短切碳纤维增强聚丙烯复合材料的性能

研究了短切碳纤维用量、相容剂用量以及短切玻璃纤维/短切碳纤维二元混杂纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,并采用扫描电子显微镜观察了复合材料的表面形貌。结果表明:随着相容剂用量的增加,复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后降低,悬臂梁缺口冲击强度和弯曲模量先增加后降低,而且极大提升了树脂和纤维的界面结合力;短切玻璃纤维较短切碳纤维在复合材料中的保留长度大,与纤维的保留长度相比,纤维的体积分数对熔体流动速率的影响更大。     

玻纤增强AS材料的性能研究

制备了玻璃纤维增强苯乙烯(St)-丙烯腈(AN)共聚物(AS)复合材料,通过力学性能测试和熔体流动速率测试仪研究了不同牌号的AS树脂、不同单丝直径的玻璃纤维、不同种类和用量的偶联剂、其他树脂和加工温度等对玻纤增强AS材料性能的影响。结果表明,AS树脂中AN含量越高,材料的刚性强度越高,AS树脂的摩尔质量的大小和材料的力学性能没有直接联系;相对单丝直径为13μm的玻纤,10μm和7μm的玻纤制备的增强AS材料力学性能更优异;硅烷偶联剂对玻璃纤维具有良好的表面改性效果,其最佳用量为1%～2%(质量分数);聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)树脂可改善材料的力学性能,苯乙烯接枝改性增韧剂(S-g-M)的添加则起到了明显的增韧作用;加工温度240℃比220℃下制备的增强材料的力学性能更优,而且前者的玻纤分布更为均匀。     

玻纤/石墨/聚芳醚腈复合材料的制备与性能

以聚芳醚腈(PEN)为基体,采用双螺杆挤出机熔融共混制备了玻纤、石墨复合材料,重点研究了两种不同形貌的增强填料对PEN树脂的协同增强作用。测试了不同样品的拉伸、弯曲和冲击等力学性能,利用扫描电镜对拉伸断面进行形貌分析,并对样品进行了TGA测试和流变性能测试。结果表明,大量玻纤以棒状存在于PEN树脂当中,构成骨架结构,使得PEN树脂力学性能大幅度提高,石墨以片层形状存在于PEN树脂与玻纤之间,进一步增强了PEN树脂基体的连接作用,从而使得复合材料力学性能进一步提高;石墨在提高PEN树脂强度的同时能够提高PEN树脂的热稳定性;在相同频率下,PEN基复合材料的储能模量和耗能模量均随玻纤和石墨填料含量增加而提高,低含量的石墨填入对体系的模量和黏度影响较小。     

超高分子量聚乙烯纤维在防弹材料上的应用

研究了基体树脂的模量、含量、纤维织物结构，复合材料面密度等因素对ＵＨＭＷＰＥ纤维复合材料弹道性能的影响，并对复合材料在弹道冲击下的破坏现象及机理进行了解释。