经编织物法制备连续纤维增强热塑性复合材料 的微观形貌和浸润过程分析

采用经编织物等温热压法制备了连续纤维增强GF/PP热塑性复合材料。用扫描电镜对不同工艺条件下的复合材料微观形貌进行了观察,研究了工艺条件对浸润状态的影响规律,分析了纤维的浸润过程和主要缺陷的产生原因,并给出了浸润过程的初步模型。实验结果表明,这种GF/PP经编织物在一定工艺条件下热压成型,热塑性基体熔体可较好地浸润纤维,并使纤维达到较为理想的分散状态,是制备连续纤维增强热塑性复合材料一种新的途径。      

混杂工艺对椰壳-大麻/聚丙烯复合材料力学性能的影响

采用正交分析法,讨论混杂工艺和复合工艺对椰壳-大麻/聚丙烯（PP）复合材料力学性能的影响。结果表明,混杂处理后的椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能均比相同复合工艺条件下的大麻/PP复合材料有较大程度的改善。椰壳纤维与大麻纤维质量比对混杂椰壳-大麻/PP复合材料力学性能影响最大,且混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随椰壳纤维含量的增加而线性增大;混杂针刺毡中PP纤维质量分数对混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度影响较大,最初混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗弯强度随PP纤维质量分数的增加而减小,随后又随PP纤维质量分数的增加有一定程度的增大,而混杂椰壳-大麻/PP复合材料的抗拉强度则随PP纤维质量分数的增大而线性减小;混杂椰壳-大麻/PP复合材料的力学性能随复合层压温度的升高呈下降趋势。      

玻璃纤维织物/聚苯硫醚粉叠层模塑工艺与性能

研究聚苯硫醚(PPS)树脂粉与玻璃纤维织物(GF)叠层模塑(粉末工艺)制复合材料的工艺与性能。测试各种工艺条件制GF/PPS层板的弯曲力学性能、动态力学性能,用扫描电镜(SEM)探查树脂对纤维的浸渍及纤维/基体的界面粘合情况。SEM分析结果表明,粉末工艺制得的PPS基复合材料呈现高的力学性能,是由于树脂对纤维的均匀浸渍和良好的纤维/基体的界面粘合。熔前热压、高温成型、退火处理是粉末工艺制高质量GF/PPS层板的工艺要点。      

连续玻璃纤维/聚丙烯热塑性复合材料拉挤成型中的工艺参数

采用复合纱拉挤方法制备连续玻璃纤维/聚丙烯(GF/PP)热塑性复合材料,研究了复合纱拉挤成型过程中模具温度及拉挤速度对GF/PP复合材料截面中心温度的影响。以傅里叶定律为理论基础,分析了拉挤过程中模腔内的瞬态传热过程;建立了工艺参数矩阵,通过有限元数值计算,预测了不同模具温度、拉挤速度下GF/PP复合材料截面中心的温度变化,优选了工艺参数组合。通过实验制备不同温度、不同拉挤速度的GF/PP复合材料,并进行弯曲模量测试及截面形貌观察。结果表明:在GF/PP复合纱拉挤过程中,拉挤速度不宜超过350 mm/min,模具熔融区温度设定应高于180℃;GF/PP复合材料在150℃-230℃-50℃成型温度、100 mm/min拉挤速度的工艺参数设定下获得最优的制品力学性能;在设定拉挤参数时,拉挤速度相较于熔融区温度更重要。      

用共编纱制备热塑性复合材料

介绍了一种制备增强纤维/热塑性纤维混杂纤维束的新方法——共编法,通过改变编织工艺参数、纤维丝束大小、纤维种类、编纱和轴向纱的数量等制备了一系列GF/PP共编纱。以此共编纱,成功地制备出GF/PP复合材料板材,并研究了成型压力、成型温度以及保温时间等对复合材料的预浸及板材质量的影响;同时,对增强纤维种类、丝束大小及其含量等对复合材料中空隙含量的影响也进行了研究;采用圆形模型探讨了GF/PP共编纱中树脂对玻璃纤维的预浸过程,提出了影响预浸效果的主要因素。     

高压静电场对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料预浸料浸渍和断裂的影响

采用熔融浸渍工艺生产连续纤维增强热塑性树脂基复合材料,纤维预分散至关重要。结合现有机械分散装置,根据纤维束在高压静电场受静电场力的原理,设计并引入高压静电场分丝装置,对纤维束进行二次分散。结果显示,经过高压静电场分丝,促进了纤维束分散和纤维单丝之间的均匀性,改善了连续玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料预浸料纤维和聚合物表面结合,降低了纤维分丝过程中的磨损和断裂,使通过此法制得的GF/PP复合材料预浸料的力学性能得到显著提升。实验表明,当静电场上下极板之间距离为20 cm、高压静电场电压30 kV时,GF/PP复合材料预浸料力学性能最优。     

水环境下剑麻纤维/玻璃纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

以聚丙烯树脂(PP)为基体,剑麻纤维(SF)、玻璃纤维(GF)为增强材料。采用熔融共混、模压成型工艺制备PP/SF/GF复合材料。室温条件下,将试样在水中浸泡不同时间,分析其吸水率及性能的变化。结果表明,复合材料的吸水率均随浸泡时间的延长和SF/GF含量的增加而逐渐增加,其冲击强度和弯曲强度均随浸泡时间和SF/GF含量的增加呈下降趋势。同时,复合材料的热稳定性、PP相的结晶速率及结晶度也有所降低。     

模压工艺对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料层合板力学性能的影响

利用热模压工艺制备玻璃纤维增强聚丙烯（GF/PP）复合材料层合板,通过差示扫描量热（DSC）法试验分析,确定相变参数,运用ANSYS有限元分析,将复合材料热力学参数与温度的非线性关系定义到材料特性中,研究模压成型过程中温度场变化情况,为模压成型工艺制度的确立提供理论指导和依据。以压缩强度、层间剪切强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,采用响应曲面法探讨和分析制备工艺对GF/PP复合材料层合板力学性能的影响,得到最优模压工艺制备参数,获得最高复合材料层合板力学性能,为GF/PP复合材料自动铺放奠定铺放工艺基础。试验结果表明:模压加热工艺参数对复合材料层合板力学性能的影响度（从大到小）依次为:热压温度、热压时间、热压压力。较优的模压加热工艺参数为:热压温度228℃、热压时间6 min、热压压力1.1 MPa,在此工艺条件下制备的GF/PP复合材料层合板,层间剪切强度为31.12 MPa,压缩强度为100.96 MPa,冲击韧性为2.27 kJ/cm2。      

冷却方式对GF/ PP 复合纱针织物复合材料基体结晶结构的影响

采用对玻璃纤维/ 聚丙烯( GF/ PP) 复合纱针织物热压的方法制备得到GF/ PP 复合纱针织物复合材料,并通过改变降温冷却阶段的降温方式得到4 组具有不同冷却方式的GF/ PP 复合材料试样。运用X 射线衍射法对不同冷却方式得到的GF/ PP 复合纱针织物复合材料基体的结晶结构进行了研究。研究表明, 所采用的几种冷却方式对基体的结晶形态没有影响, 而基体的结晶度、微晶尺寸以及球晶的尺寸均有差异: 随着冷却速度的减慢、冷却时间的延长, 基体的结晶度、微晶尺寸及球晶尺寸均呈增大趋势。      

玻纤增强聚丙烯复合材料的应变率敏感特性

采用层合热压实验法将玻璃纤维基毡与聚丙烯薄膜复合制成不同玻纤含量的玻纤增强聚丙烯(GF/PP)复合板材,在不同的加载速率下进行拉伸测试,研究GF/PP复合材料的应变率敏感特性,分析Burgers模型对该材料本构关系拟合预测的可行性。结果表明:GF/PP复合材料在低应变率范围内对应变率是敏感的,随应变率的增加,其断裂应力和抗拉强度增大;随玻璃纤维含量的增加,其所对应的应变率效应反而有所下降。同时,Burgers模型能够有效地拟合预测出该材料的拉伸应力-应变曲线,与实验曲线相比,进一步验证了GF/PP复合材料的应变率敏感特性及其变化趋势。     

GF/PP复合纱针织物预型件的线圈密度对复合材料拉伸性能的影响

研究了由GF/PP复合纱编织而成的1+1罗纹针织物预型件的线圈密度对热压成型后的玻璃纤维针织物增强聚丙烯复合材料拉伸性能的影响。对6种由不同线圈密度的GF/PP复合纱1+1罗纹针织物预型件经热压得到的复合材料进行的拉伸性能测试研究表明:随着复合纱针织物预型件线圈密度的逐渐增大,复合成型后的复合材料的拉伸强度先逐渐增大,而后稍有降低;断裂伸长的变化趋势则恰恰相反。光学显微镜和扫描电镜照片研究表明:随着针织物预型件线圈密度的增大,成型后的复合材料的空隙率减小,纤维/基体分布更加均匀;与此同时,线圈的曲率半径减小,玻璃纤维脆断现象加剧。      

PP/GF复合材料横晶结构对界面剪切强度的影响EI

利用单纤维断裂实验方法 ,测试了聚丙烯 (PP) /玻璃纤维 (GF)单纤维复合材料的界面剪切强度 ,研究了 PP/GF单纤维复合材料体系中 ,横晶结构对界面剪切强度的影响。结果表明 ,随着横晶结构的完善 ,界面剪切强度下降 ,当结晶时间较长时 (如长于 10 m in) ,存在横晶结构试样的界面剪切强度下降的幅度大于不存在横晶结构的试样 。     

表面改性和复合工艺对金属纤维/聚合物复合材料性能的影响

以不锈钢纤维为导电填料,分别与ABS和PP复合,制得了电磁屏蔽用导电高分子复合材料。考察了表面改性和复合工艺对金属纤维／聚合物复合材料性能的影响。结果表明,用不同表面处理剂处理不锈钢纤维后,随纤维表面张力增加,复合材料的电阻率增加。使用母料法工艺可以有效地改善金属纤维在聚合物基体中的分散,从而提高复合材料的导电性能和电磁屏蔽性能。     

纤维对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响

采用化学发泡法注塑成型工艺制备了微发泡聚丙烯(PP)/纤维复合材料,通过流变理论和纤维与树脂的界面行为,研究了玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)和碳纤维(CF)对微发泡聚丙烯复合材料发泡行为的影响。结果表明,纤维的加入可以有效改善微发泡PP材料的泡孔结构,改善效果CFGFAF,这归因于纤维的成核能力和PP/纤维复合材料流变性能的综合作用;比表面积越大、长度越短和分散性越好的纤维可以提供更多的成核点位置,从而可以获得具有较小泡孔尺寸和较大泡孔密度的微发泡材料。     

苎麻织物表面改性对其增强热固性聚乳酸复合材料力学及阻燃性能的影响

采用碱处理、硅烷偶联剂处理、碱+硅烷偶联剂复合处理、碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理对苎麻织物进行表面改性,采用模压工艺制备了苎麻织物增强热固性聚乳酸(PLA)复合材料。研究了4种表面改性方法对苎麻织物/PLA复合材料弯曲性能的影响,采用SEM研究了苎麻纤维与PLA基体之间的界面结合状况。结果表明:经过4种表面改性处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲性能均有所提高,其中碱+硅烷偶联剂复合处理后提高幅度最大,苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量分别提高了59.5%、51.9%。碱+阻燃剂+硅烷偶联剂复合处理后苎麻织物/PLA复合材料的弯曲强度、模量较未处理时分别提高了38.0%、66.8%;且苎麻织物/PLA复合材料60s点火时间的损毁长度为8.25cm,达到了美国DOT/FAA/AR-00/12要求的标准。SEM结果表明:改性处理后苎麻织物/PLA复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响

对玻璃纤维/聚酰胺（GF/PA）、玻璃纤维/聚甲醛（GF/POM）、玻璃纤维/聚丙烯（GF/PP）这三种玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料进行机械连接试样的常规拉伸试验,以及低周疲劳拉伸试验,并对疲劳前后的试样断裂面进行SEM观察,研究了接头尺寸（宽径比w/d （试样宽度/开孔直径）和端径比e/d （试样端距/开孔直径））对机械连接件破坏载荷和破坏模式的影响。实验结果表明:玻璃纤维增强纤热塑性树脂复合材料机械连接件的承载能力在一定的宽径比时会随着e/d的增加而增加,当w/d≥3、e/d≥2时趋于稳定;破坏模式以拉伸破坏为主;低周疲劳拉伸对GF/POM和GF/PA机械连接试样拉伸强度产生一定的影响,而对GF/PP的拉伸强度无明显影响,低周疲劳拉伸对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料机械连接试样的破坏模式没有影响。SEM观察显示,随着疲劳载荷水平的增加,GF/POM和GF/PA的断裂面上被抽拔纤维数量增加,而GF/PP断裂面纤维与基体的存在状态无明显变化。      

GF对SPTW/PP电商包装复合材料力学性能的影响

目的研究玻璃纤维(GF)对聚丙烯(PP)/六钛酸钾晶须(SPTW)复合材料力学性能的影响。方法首先选用硅烷偶联剂KH550对六钛酸钾晶须进行改性,采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂,通过在PP/SPTW复合材料中引入不同质量分数的玻璃纤维(GF),利用熔融共混法制得一系列PP/SPTW/GF复合材料。采用SEM观察冲击断面结构和XRD观察复合材料晶型结构,并比较引入不同质量分数的GF后PP/SPTW复合材料力学性能的变化。结果当复合材料中GF质量分数为5%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度达到最佳,分别提升了18.38%,16.31%,20.24%;当复合材料中GF质量分数大于5%时,复材料的力学性能开始下降。结论在复合材料中引入GF后,能够明显改善复合材料的力学性能,且随着GF质量分数的逐渐增加,复合材料的力学性能整体呈现出先上升后下降的趋势。     

多向细编碳/碳复合材料界面力学性能测试与表征

本文用自制装置研究了多向细编C/C复合材料纤维束性能,分析了工艺过程的影响。同时用界面微脱粘实验技术研究了C/C复合材料界面性能,给出了相应的理论模型和界面应力分布,提出了由界面脱粘力,纤维、基体和复合材料性能表征界面剪切强度的方法,为C/C复合材料优化设计提供了定量参数。结果表明:织物结构、织物编织工艺以及织物/基体复合对纤维的强度影响很大,降为原始纤维的20%左右,对模量影响小。不同界面层次,纤维/基体的界面结合情况和界面剪切强度不同,Z向纤维束中纤维/基体结合好,具有最高的结合强度,SEM观察证实有大量基体碳在纤维上枝联。     

玻璃纤维表面纳米SiO_2改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)表面纳米SiO2改性对GF增强树脂基复合材料力学性能的影响,利用真空辅助模压(VAMP)工艺制备了不同含量的纳米SiO2表面改性GF增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。分析了GF表面改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响,研究了纤维表面改性对GF/PCBT复合材料抗湿热老化性能的影响规律。纤维拔出试验结果表明:经表面处理的GF/PCBT复合材料的界面剪切强度提高了1.16倍;采用含量为0.5wt%和2wt%(与树脂质量比)的纳米SiO2处理GF表面后,复合材料的三点弯曲强度分别提高1.5倍和1.67倍,弯曲模量分别提高1.03倍和1.17倍。SEM结果显示:当纳米SiO2用量为2wt%时,破坏后的纤维表面被树脂完全覆盖,树脂与纤维粘结良好。在湿热条件下,由于纳米SiO2颗粒的存在,水分子很难通过界面相扩散到改性后的材料内部,其抗湿热性能提高。     

三相存在下聚丙烯/纤维复合发泡材料的力学性能

采用密炼方式分别制备碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)增强聚丙烯(PP)母粒,通过注塑成型制备相应的聚丙烯/纤维复合发泡材料,研究了3种纤维对微发泡聚丙烯/纤维复合发泡材料力学性能的影响。结果表明,PP/CF复合发泡材料的综合性能提高的幅度最大,其中拉伸、压缩、弯曲强度分别提高了100.9%,80.4%,126.5%;PP/AF复合发泡材料的韧性最好,相对于纯PP提高了151.2%;并且,PP/CF复合发泡材料的泡孔参数最好,泡孔尺寸为28.97μm,泡孔密度为8.58×106cm~(-3),泡孔尺寸分布达到9.22μm。