混杂短纤维增强尼龙1010的热水老化

本文研究了经80℃热水老化2600小时的短碳纤维和玻璃纤维混杂增强尼龙1010复合材料的性能与结构变化,并对复合材料中的纤维长度分布进行了统计.研究表明,纤维长度减小主要发生在挤出造粒阶段.碳纤维与玻璃纤维的长度分布差异不大.混杂增强的尼龙1010复合材料在许多力学性能和摩擦磨损行为上表现出正的“混杂效应”.热水老化后仍然存在这种情况.热水老化使尼龙1010的分子量降解,降解率随玻璃纤维含量增加而增大.老化使尼龙1010晶粒增大,但并无形成球晶.热水老化后复合材料的力学性能保留率随玻璃纤维含量增加而下降.热水老化使玻璃纤维与尼龙1010之间的界面粘结受到严重破坏,界面剪切强度严重下降.碳纤维与尼龙的界面粘结所受的破坏轻一些.     

水润滑条件下沥青基碳纤维及其混杂纤维增强尼龙1010复合材料摩擦磨损性能的研究

通过对几种复合材料在水润滑条件下摩擦磨损性能的研究,发现沥青基碳纤维和表面处理的玻璃纤维混杂增强尼龙1010复合材料具有综合的优良性能,界面粘结状况对玻璃纤维复合材料的摩擦磨损性能有很大的影响。     

混杂增强聚氨酯复合硬泡塑料的物理及力学性能

研究纤维与颗粒混杂增强聚氨酯复合硬泡塑料的物理及力学性能,着重分析增强剂SiO₂颗粒和玻璃纤维含量以及纤维长度对其性能的影响。结果表明,SiO₂含量为20 wt％,玻璃纤维含量为7.8 wt％时,试样的拉伸强度达到最佳值。此外,还比较了玻璃纤维、尼龙66纤维和PAN基碳纤维的增强效果。结果表明,3 wt%~5 wt％含量碳纤维增强的聚氨酯复合硬泡塑料拉伸强度最佳。     

玻璃与碳纤维混杂增强复合材料3D打印与实验

本研究基于热塑性材料熔融沉积成型工艺,研制了双喷头连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构增材制造平台,制备了不同混杂比的纤维增强热塑性复合材料结构试件,分析了不同结构试件的弯曲力学性能与失效模式,探索了嵌入碳纤维智能层的混杂纤维增强热塑性复合材料的力阻行为。结果表明：比较纯热塑性材料结构件,玻璃纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了115.99%,碳纤维增强复合材料结构件弯曲强度提高了198.76%;玻璃纤维与碳纤维混杂增强复合材料结构件具有负弯曲强度混杂效应和正弯曲模量混杂效应。可根据碳纤维电阻相对变化率对混杂增强复合材料结构的应变与断裂破坏状态进行实时自感知。研究结果为连续玻璃纤维与碳纤维混杂增强热塑性复合材料结构件的高质高效制造与智能化提供了新工艺与新思路。     

单向连续碳纤维-玻璃纤维层间混杂增强环氧树脂基复合材料的力学性能

为了研究连续单向纤维的层间混杂方式对复合材料力学性能及破坏方式的影响,采用碳纤维-玻璃纤维体积比为1∶1,以拉-挤成型法制备了具有不同层间混杂结构的连续单向纤维增强环氧树脂基复合材料,并研究了不同层间混杂结构的连续单向碳纤维-玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的力学性能及破坏形式。结果表明：具有层间混杂结构的复合材料抗拉强度处于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料之间,复合材料的拉伸断裂方式为劈裂;具有层间混杂结构的复合材料的层间剪切强度均优于纯碳纤维/环氧树脂复合材料和纯玻璃纤维/环氧树脂复合材料,复合材料的剪切断裂方式为层间断裂。     

原位固态缩聚尼龙1010与纤维复合材料的力学性能和破坏形态

本工作借助扫描电子显微镜(SEM)研究了尼龙1010盐与磷纤维(CF)、玻璃纤维(GF)和混杂纤维(HF)预先复合,然后进行原位固态缩聚制得的纤维/尼龙1010复合材料的各种力学破坏形态。实验结果表明:取决于所用纤维的特性,所得的尼龙1010复合材料具有不同的界面粘结。并面粘结的强弱对复合材料的抗拉、弯曲和剪切破坏有着明显的影响,复合材料的冲击强度则与所用纤维的韧性有着较大的关系。在两种纤维协同增强复合材料中,具有弱界面效应的纤维/树脂的破坏将是引起复合材料破坏的一个重要因素。用低聚体尼龙1010接枝在含有羧基官能团的聚乙烯弹性体上,可制得具有优良力学性能的增韧尼龙。     

混杂短纤维增强尼龙1010的工艺与性能

本工作采用挤出造粒与注射成型的工艺,研究了以短碳纤维和玻璃纤维混杂增强尼龙1010的机械性能、耐热性、摩擦磨损性能及其“混杂效应”.统计了纤维在挤出和注射过程中长度分布的变化.观察了纤维在注射试样中的取向以及纤维与基体的粘结情况.      

混杂纤维增强复合材料的力学性能和破坏形貌研究

本文研究了玻璃纤维、碳纤维以及它们的混杂纤维分别增强混杂基体PSF/ESF复合材料的力学性能和断口的破坏形貌.文中提出一个估算混杂纤维复合材料力学性能的公式.实验结果表明,这一新混杂基体是可以被纤维增强的;用混杂纤维增强的复合材料具有较好的综合力学性能且成本较低.      

混杂短纤维增强聚苯硫醚复合材料的老化研究Ⅰ.破坏行为研究

本文研究了经80℃热水老化4000小时和加速气候老化1200小时的短碳纤维与玻璃纤维混杂增强聚苯硫醚复合材料的力学性能变化,并对复合材料中的纤维长度分布进行了统计。研究表明,纤维长度减小主要发生在挤出造粒阶段,而且大多数纤维的长度小于临界长度。混杂纤维增强的聚苯硫醚复合材料的拉伸强度和弯曲强度与混杂纤维比例基本上是线性关系,而冲击强度与混杂纤维比的曲线呈现下凹的趋势。加速气候老化对PPS损害较热水老化明显。老化后的复合材料力学性能保留率与老化方式和纤维种类有关。弯曲性能受老化影响较小,而拉伸性能受影响较显著。热水老化对玻璃纤维含量高的复合材料影响较显著。     

玄武岩纤维复合材料静、动态力学性能和抗弹性能研究进展

以玄武岩纤维为增强体、树脂为基体制得的玄武岩纤维复合材料具有优异的力学性能、良好的环境适应性和低廉的价格,其在车辆、船舶、航空航天等高新科技领域拥有替代现有玻璃纤维复合材料的潜力.近20年来,玄武岩纤维复合材料的力学性能受到了研究人员的大量关注.玄武岩纤维增强树脂基复合材料中,环氧树脂基复合材料力学性能较为突出,相关研究最受关注.在准静态力学性能研究中,与玻璃纤维复合材料对比发现,玄武岩纤维复合材料在拉伸性能、压缩性能、弯曲性能、抗低速冲击性能、疲劳性能、耐磨性等方面都更为优异,与碳纤维混杂组成复合材料时也表现出更强的性能,并且通过纤维化学改性和基体纳米颗粒改性可进一步提升玄武岩纤维复合材料的力学性能.国内玄武岩纤维复合材料动态力学性能的研究集中于水泥、沥青、混凝土等材料与玄武岩纤维组成的复合材料,对高性能树脂基复合材料的关注较少.国外研究人员对玄武岩纤维增强树脂基复合材料动态拉伸性能进行了全面研究,发现玄武岩纤维复合材料的动态拉伸模量、强度、应变等都随应变率增加而增大,增大幅度在20％ ～60％;与玻璃纤维复合材料相比,玄武岩纤维复合材料在动态拉伸条件下显示出更高的弹性模量、更大的拉伸强度和更高的拉伸应变.现阶段玄武岩纤维复合材料动态拉伸性能研究的应变率主要集中在100/s左右的较低范围,对动态压缩性能的研究也极为缺失,这难以支撑玄武岩纤维复合材料在涉及高速冲击服役环境中的应用.玄武岩纤维复合材料抗弹性能与S-玻璃纤维复合材料相当,因为玄武岩纤维复合材料具有较为全面的力学性能与环境适应性,所以与其他纤维混杂组成复合材料时可以弥补其他纤维的固有缺点.玄武岩纤维复合材料抗弹性能的变化受基体、纤维等因素的影响,并反映在不同的失效机制上,但在高速动态冲击过程中难以捕获材料本身微观结构的变化,其失效机制只能通过断口形貌进行推测,因此在抗弹性能研究中,仿真模拟技术对玄武岩纤维复合材料冲击变形过程和失效机制的解析研究亟需得到关注.本文归纳了玄武岩纤维增强树脂基复合材料的准静态、动态力学性能及抗弹性能研究现状,分析了现阶段玄武岩纤维复合材料力学性能研究中的不足并提出了建议,以期为高性能、绿色玄武岩纤维复合材料的研究发展提供参考.     

尼龙1010盐与碳纤维复合-固态缩聚的研究

本文采用尼龙1010盐专碳纤维预先复合、然后进行原位固态编聚的新方法,比较系流地研究了其反应历程和碳纤维对结晶尼龙1010基体的界面物理效应和化学效应.实验给果表明:尼龙1010盐-碳纤维复合物的固态缩聚转化率和粘度与反应温度和时间及氮气流速有密切关系.碳纤维对尼龙1010盐的原位编聚起着界面结晶成核和加速单位转化的催化作用.碳纤维表面固有的特性使尼龙1010盐固态缩聚有外延结晶的特征.在界面区域纤维表面可诱发尼龙1010形成横晶.在碳纤维表面还可以形成大量接柱的尼龙1010大分子,从而强化碳纤维-树脂的界面粘结.     

不同条件下石墨和炭纤维增强尼龙复合材料的摩擦学特性

石墨和炭纤维复合增强尼龙1010在摩擦过程中发生了协同效应，其摩擦系数低于0．12，低载荷下的耐磨性能比纯尼龙提高2个数量级以上；在400N载荷的水润滑下复合增强尼龙材料的耐磨性能明显优于单一炭纤维增强尼龙材料，比其干摩擦下耐磨性能也提高了1～2个数量级。对应水润滑下复合增强材料的磨损表面主要发生了轻微的磨粒磨损，炭纤维被磨平磨细；而干摩擦下则发生了剧烈的热疲劳剥落磨损。     

玻璃纤维/木塑混杂复合材料及其协同增强效应

将固体废弃物中的高密度聚乙烯(HDPE)回收后与废弃的木纤维以及短切玻璃纤维进行复合,成功地制备出混杂型木塑复合材料。研究结果表明,采用长径比较大的L型玻璃纤维增强时,木塑复合材料的弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度同时得到提高,而采用长径比较小的玻璃纤维增强时,弯曲性能和冲击强度均呈现下降趋势。玻璃纤维增强木塑复合材料的主要破坏模式为玻璃纤维的拔出、玻璃纤维断裂、界面脱粘等。在玻璃纤维/木纤维/HDPE混杂体系中由于组元之间的协同增强作用,形成了特殊的三维网络结构,木塑复合材料的力学性能得到显著改善。     

碳纤维阳极表面处理对CF/MDF水泥复合材料性能影响研究

实验结果表明,碳纤维的阳极氧化表面处理是有效改善碳纤维/MDF水泥界面粘结性的方法,不经处理的碳纤维增强MDF水泥复合材料的性能比基体低,阳极氧化表面处理改善了碳纤维/MDF水泥界面的粘结性,使复合材料的性能提高.实验中根据复合材料性能随碳纤维阳极处理条件变化,得到了用于增强MDF水泥的沥青基碳纤维的最佳阳极处理电位.加入2.0wt%最佳电位下处理后的沥青碳纤维,可使CF/MDF水泥复合材料力性σ_f与α_k分别达到116.4MPa和1.63kJ/m2,它比基体对应性能分别提高30%和20%.     

The effect of surface modification with carbon nanotubes upon the tensile strength and Weibull modulus of carbon fibers

Carbon fibers are widely used as reinforcements in composite materials because of their high specific strength and modulus. Today, a number of ultrahigh strength polyacrylonitrile (PAN)-based (more than 6?GPa), and ultrahigh modulus pitch-based (more than 900?GPa) carbon fibers have been commercially available. In contrast, carbon nanotube (CNT) with the extremely high tensile strength have attracted attention as reinforcements. An interesting technique to modify the carbon fiber is CNT grafting on the carbon fiber surface. CNT-grafted carbon fibers offer the opportunity to add the potential benefits of nanoscale reinforcement to well-established fibrous composites to create micro-nano multiscale hybrid composites. In the present study, the tensile properties of CNT grown on T1000GB PAN- and K13D pitch-based carbon fibers have been investigated. Single filament tensile test at gauge lengths of 1, 5, and 25?mm were conducted. The effect of gauge length on tensile strength and Weibull modulus of CNT-grafted PAN- and pitch-based carbon fibers were evaluated. It was found that grafting of CNT improves the tensile strength and Weibull modulus of PAN- and pitch-based carbon fibers with longer gauge length (≥5?mm). The results also clearly show that for CNT-grafted and as-received PAN- and pitch-based carbon fibers, there is a linear relation between the Weibull modulus and the average tensile strength on log–log scale.     

混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验及理论研究

该文提出了碳/芳纶/玻璃三种纤维混杂思路,高强、高弹模碳纤维提高承载能力,高延伸率玻璃纤维改善延性,而芳纶纤维使应力从碳纤维向玻璃纤维平稳转移。通过对11根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同混杂方式、混杂结构、纤维布层数对梁抗弯性能的影响。结果表明:如果应力转移不平稳,混杂纤维布将与混凝土发生局部剥离,导致混杂纤维布加固效果降低;在相同纤维布层数条件下,与单一碳纤维布加固梁相比,碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固梁的初裂、屈服、峰值和极限荷载分别降低了22%、12%、12%和16%,而位移延性系数提高了20%,表明碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布能够显著降低单一碳纤维布的脆性。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

炭纤维及其复合材料的吸波性能和吸波机理

炭纤维和炭纤维复合材料在隐身技术中已经得到了广泛应用。通过分析连续炭纤维、短切炭纤维、螺旋形炭纤维、异形截面炭纤维、掺杂改性炭纤维及其复合材料的微波电磁特性和吸波性能,探讨了以上几种炭纤维的吸波机理,其中螺旋形炭纤维和异形截面炭纤维是最有发展前景的两种吸波炭纤维。     

碳纤维/玻璃纤维混织布及其环氧复合材料

碳纤维和玻璃纤维混合增强树脂基复合材料目前都用单丝铺放工艺。为了改善单向预浸料的工艺性能,开发了碳纤维和玻璃纤维混织布。用它们制备复合材料,操作方便,可用手糊或模压工艺。根据设计需要,可调整混织布的经纬比例和布的构造,以获最佳性能/价格比。本文通过六种混织布/环氧复合材料的力学性能测定和估算,表明其拉伸和弯曲的强度和弹性模量符合“混合律”。在碳纤维占总纤维的体积分量为26%时出现最低的复合材料强度,而碳纤维的体积分量超过53%时才对复合材料的强度和弹性模量部有提高。      

SiCP和短碳纤维混杂增强ZA27复合材料界面微结构研究

通过TEM对SiC_P和短碳纤维混杂增强ZA27复合材料界面特性和微观结构观察,发现SiC_P与基体之间的界面部分区域有不连续的界面析出产物.碳纤维与基体之间的界面结合较好,同样部分区域有不连续的界面析出产物.这些析出相均为铜锌铝相.此外,碳纤维与基体界面之间部分区域存在一层碳黑,这是因为碳纤维脱胶不完全引起的.此外,增强体微区分布不均匀,主要偏聚在ZA27合金最后凝固部位.