玄武岩纤维/不饱和聚酯树脂复合材料的制备与性能研究

本文研究玄武岩纤维不饱和聚酯复合材料的工艺参数优化,采用正交试验设计的方法从对玄武岩纤维不饱和聚酯复合材料的拉伸强度和抗冲击强度影响较大因素中选取了纤维含量、纤维长度、碳酸钙含量、阻燃剂种类作为试验因素,通过四因素三水平的正交试验设置了九组实验方案,并分别对九组实验制得的板材进行拉伸性能测试和冲击性能测试。数据表明对材料力学性能的影响程度依次为纤维含量碳酸钙含量纤维长度阻燃剂种类,同时得出最佳实验参数为纤维含量为30%,纤维长度为1 cm、碳酸钙含量为15%、阻燃剂种类为氢氧化镁,其冲击强度可达33.58 KJ/m2,拉伸强度可达46.19 MPa。在航空航天、建筑、汽车船舶以及化工等领域有着潜在的应用价值。     

连续玄武岩纤维增强木质复合材料的研究

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备连续玄武岩纤维增强木材复合材料,通过测试其力学性能,分析了平纹6×6、平纹9×9、斜纹6×6、斜纹9×9等四种不同类型玄武岩织物的增强效果,结果显示平纹6×6玄武岩纤维布增强木材复合材料的综合力学性能最优。     

VARI液体成型复合材料机盖的数值模拟及工艺验证

针对复合材料机盖结构件进行了真空灌注(VARI)成型模拟,研究了不同注胶方案对注射时间的影响,以及导流网铺放和流道设计对树脂流动前锋和注胶过程的影响,优选出合理的注胶方式、导流网布局和流道设计,并进行工艺试验验证。结果表明,仿真模拟的树脂流动前锋与实际树脂的流动前锋趋势一致,而且均能将制件灌注完全,经检测满足成型制品性能要求,验证了工艺设计的合理性和模拟分析的有效性。     

气囊辅助RTM工艺用复合裙模具的设计与制备

针对某型号上用VARTM工艺制造的复合裙纤维体积含量偏低的缺点,提出用气囊辅助RTM工艺制造该复合裙。该工艺通过向气囊内充压,对预成型体施加一定的成型压力,从而提高构件纤维体积含量及力学性能。本文设计制备了气囊辅助RTM工艺用复合裙模具。工艺实验表明,借助该模具能顺利实施气囊辅助RTM工艺,制备出高性能的复合裙。     

热塑性聚酰亚胺/玄武岩纤维复合材料

首次提出以玄武岩纤维增强热塑性聚酰亚胺,通过热模压工艺制备复合材料,通过考察成型工艺对冲击性能的影响,优化了成型工艺参数,即模压温度在360℃、压力在20 MPa、保压时间在30 min。在此基础上,进一步考察纤维含量对拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度的影响,结果发现:随着玄武岩纤维用量的增加,复合材料拉伸强度不断增大,但断裂伸长率下降,弯曲强度随着玄武岩用量增加而增大,表明复合材料刚性得到增强。考察了复合材料的阻燃性能,发现复合材料阻燃性能达到V0级,而且极限氧指数随着纤维用量增加,稍微增大,表明阻燃性能有一定提高。为汽车用摩擦材料提供一条思路。     

连续玄武岩纤维及其复合材料研究

通过连续玄武岩纤维的成分对其性能的影响分析,连续玄武岩纤维的拉丝成纤工艺对其性能的影响研究以及当前我国最具代表性的横店集团上海俄金玄武岩纤维有限公司玄武岩复合材料的性能研究,得出了我国现阶段连续玄武岩纤维的研制发展水平,并对未来我国连续玄武岩纤维的发展进行了展望.     

Z向增强高阻燃泡沫夹芯复合材料成型工艺研究

采用复合材料树脂浸渍模塑成型工艺(SCRIMP)工艺及泡沫缝纫技术制备了以玻璃纤维Z向增强泡沫为芯材的高阻燃夹芯复合材料,分析了原材料、导流方式、真空度、树脂注胶量等参数对其成型工艺的影响.结果表明:通过控制树脂黏度与真空度可以实现树脂在芯材及面层的良好流动,通过改善纤维的浸润剂、导流方式及树脂量等参数,可控制制品缺陷,大幅提升其力学性能.     

玄武岩纤维增强复合材料板簧设计与制备

以某轻型货车用板簧为研究对象,以玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料代替弹簧钢减轻车辆板簧质量为目的,通过材料优化设计、结构优化设计,确定了复合材料设计方案,利用ANSYS仿真设计软件对复合材料板簧进行了力学性能分析,采用树脂传递模塑(RTM)制备工艺制备了玄武岩增强复合材料板簧。结果表明,优化后的玄武岩纤维增强复合材料板簧静态强度、动态疲劳寿命能够满足设计和使用要求,通过了静载和台架疲劳试验,且质量相对于弹簧钢板簧减重55%。     

国外连续玄武岩纤维的发展及其应用

连续玄武岩纤维2002年被列入我国863高科技项目。玄武岩纤维作为一种新型的非金属增强复合材料，有很多优点和特殊的性能。本文根据有关资料、专利和专家在实验室所取得的实验结果，以及国外厂商提供的数据整理而成。文中简要介绍了连续玄武岩纤维的发展历史和制造工艺中的主要技术特点，重点介绍了连续玄武岩纤维的理化性能和应用方面的指标，并对该产品的市场前景进行了展望。     

玄武岩纤维表面改性的研究进展

纤维增强复合材料的力学性能主要受到纤维性能、树脂性能以及纤维与树脂间的复合材料界面性能影响。在实际应用中,纤维表面改性是增强纤维和基体之间结合力,拓展应用领域的关键。本文综述了国内外玄武岩纤维的几种改性工艺,总结了各种表面改性方法的作用机理及其改性效果,并简要介绍了玄武岩纤维的性质及应用。研究发现,玄武岩纤维经过改性后,其性能均有所改善,如表面活性提高、强度增大、界面黏结力增强等,这有利于其作为增强体制备各种性能优异的复合材料,从而应用于土木建筑、汽车船舶、石油化工、航空航天等领域。此外,本文最后还指出了玄武岩纤维改性领域目前存在的主要问题,并对未来该领域研究发展方向做出展望。     

球磨法制备玄武岩短纤维的工艺参数优化

介绍了球磨法制备玄武岩短纤维的过程,对球磨工艺参数进行了正交试验优化,并对纤维断裂机理进行了分析研究。研究结果显示,大球与纤维的直接撞击、磨球与纤维之间的剪切、小球与纤维的撞击与划擦是纤维断裂的主要因素。球磨工艺参数中对纤维短化效率影响的大小的因素依次是：球料比X2,纤维长度X1,大球个数X3,球磨转速X5,小球个数X4。     

单向玄武岩增强复合材料工艺与性能研究

采用正交试验方法,以冷却方式、成型压力、增强纤维百分含量、成型温度为影响因素研究以单向布为增强体结构的玄武岩增强硼酚醛树脂复合材料的工艺性能。结果表明,成型温度对复合材料的力学性能影响最大,且随着成型温度的提高而线性增强;增强纤维的百分含量对复合材料拉伸性能的有较大影响,但对弯曲性能的影响较小,且力学性能不随增强纤维含量的增加而线性增强;成型压力的增大有利于复合材料弯曲性能的改善,而对拉伸性能的影响较小;适当延长冷却时间有利于复合材料力学性能的提高。     

钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压承载能力试验研究

为了研究玄武岩纤维对钢筋混凝土受压构件中增强功能,推进玄武纤维的应用,本文首先对添加0.1%体积掺量的5种长度玄武岩纤维混凝土进行纤维最佳长度研究;得到最佳长度为12 mm玄武岩纤维对混凝土立方体强度增强效果最佳;其次选择12 mm和24 mm的两种玄武岩纤维混凝土最佳掺量进行研究,得到最佳掺量0.15%.在此基础上,本文以体积掺量0.15%,长度为12 mm和24 mm玄武岩纤维混凝土各制作了3根钢筋玄武岩纤维短柱,制作普通钢筋混凝土短柱3根,并对所有试验柱进行了轴心受压极限承载力试验,结果发现,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱的轴心受压极限承载能力较普通钢筋混凝土柱最大提高了28%;玄武岩纤维提高了钢筋混凝土短柱的延性.另外,钢筋玄武岩纤维混凝土短柱轴心受压极限承载力试验值大于理论计算值,说明玄武岩纤维不仅提高了混凝土抗压性能,也提高了钢筋和混凝土共同作用效能.     

玄武岩纤维增强粉煤灰水泥浆体的耐久性及缺陷分析

采用环境扫描电镜和能谱仪表征了玄武岩纤维的耐酸碱腐蚀性能。通过玄武岩纤维的抗弯增强效果和相对动弹性模量的变化情况评定了玄武岩纤维在水泥基体中的耐久性。用XCT（X-ray computed tomography）研究了玄武岩纤维对掺或不掺粉煤灰的水泥浆体内部缺陷的尺寸与分布的影响。结果表明：玄武岩纤维的耐酸腐蚀性能优于耐碱腐蚀性能;粉煤灰的掺入能显著提高玄武岩纤维增强水泥的后期抗折强度提高率和相对动弹性模量增长速率;粉煤灰和玄武岩纤维的掺入均使基体内部总的缺陷体积分数增大,但粉煤灰掺入玄武岩纤维水泥浆体明显降低了尺寸在0.007～0.01mm3内的缺陷数量。     

玄武岩纤维和钢纤维含量对树脂基摩擦材料性能的影响研究

以酚醛树脂、丁腈橡胶、重晶石、玄武岩纤维和钢纤维等为原料进行摩擦材料的制备,研究了玄武岩纤维和钢纤维含量对摩擦材料力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,当玄武岩纤维含量为10％～25％(质量分数,下同)时,随着纤维含量的减少,摩擦材料的冲击强度增大、压缩强度减小;当纤维总量占30％且玄武岩纤维与钢纤维质量比为1:1时...     

激光改性玄武岩纤维性能研究

采用高能激光束对玄武岩纤维进行表面改性,并制备玄武岩纤维/环氧树脂复合材料。利用扫描电镜、原子力显微镜、X射线衍射等手段,表征改性前后玄武岩纤维的微观形态、物相结构,系统研究了激光对纤维的微观组织变化、性能等影响规律,并测试了玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能。研究结果表明,随着激光功率的增加,玄武岩纤维表面缺陷深度和缺陷面积增加。当激光功率由0 W提高至120 W时,表面缺陷最大深度由9 nm增加至180 nm,表面缺陷的分布范围由3.5~6.5 nm增加至90~120 nm,表面粗糙度由1.41 nm增加至24.70 nm。激光改性后,玄武岩纤维单丝拉伸性能降低,由于激光对纤维的辐射作用,玄武岩纤维的表面缺陷深度与拉伸强度的关系不符合经典理论。激光改性前后,玄武岩纤维XRD谱峰位基本一致,表面所含元素的种类没有发生变化。激光改性使玄武岩纤维/环氧树脂复合材料的力学性能有所改善,随着激光功率的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈先升高后降低的趋势。     

Fabrication of basalt embedded composite fiber membrane using electrospinning method and response surface methodology

In this study, a novel basalt embedded fiber membranes was prepared by the electrospinning method. The effects of the feed rate, voltage, tip to collector distance, and the basalt content on the prepared composite fiber membranes were investigated and optimized using the response surface method. Four models were built to compare the fibers in terms of deionized water flux (DWF), activated sludge flux, chemical oxygen demand (COD) removal, and porosity of fiber membranes. All the developed models were significant and adequately precise. The maximum flux of DWF was obtained when the voltage was 17.25 kV, the tip to collector distance of 19 cm, and a basalt content in polymer of 1.25%. COD removal decreased at higher voltage values as the feed rate increased. The porosity, pore size, and the contact angle values decreased for basalt embedded fiber membrane. The increases in the basalt percentage in polymer increased the hydrophilicity of the fiber. The flux decline for the basalt embedded fiber membrane was compared with the pristine fiber membrane. The permeate fluxes of pristine and basalt embedded fiber membranes were 42.3 and 59.6 L/m²/h, respectively. The biofouling performances of pristine and basalt embedded fiber membranes were also examined. Irreversible fouling decreased from 42.9% to 8.0%, and reversible fouling increased from 56.5% to 91.1% after modification of the membrane with basalt powder. Scanning electron microscopy with energy dispersive X-ray analysis (SEM–EDX) analysis showed that basalt powder was successfully embedded into polyether sulfone polymer.     

高温作用下不同掺量玄武岩纤维混凝土力学性能研究

为了研究高温作用下玄武岩纤维混凝土的力学性能,分析不同温度作用下的混凝土(玄武岩纤维掺量分别为0、0.2%和0.4%)的物理变化,并结合单轴压缩试验,进一步研究高温对混凝土力学性能的影响。结果表明:基准混凝土与玄武岩纤维混凝土随着温度的升高,其烧失量均逐渐增加,玄武岩纤维的掺加对高温作用下混凝土水分消散阻止作用较小;表面所产生裂纹数逐渐增加,基准混凝土所产生的裂纹无论是数量还是长度与宽度均为最大。可见,玄武岩纤维在混凝土高温时所起作用主要为减少混凝土爆裂现象的产生;抗压强度均表现为先升高后降低的趋势,其中相同温度时,玄武岩纤维混凝土强度始终高于基准混凝土,且随着纤维掺量的增加而增加;由于玄武岩纤维具有较好的阻裂效果,因此当试样破坏时,玄武岩纤维混凝土破坏程度小于基准混凝土。玄武岩纤维在高温作用下主要作用为减少爆裂现象对水分蒸发的影响较小。     

玄武岩纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的影响

通过开展一系列劈裂强度测试、无侧限抗压强度测试和弯拉强度测试,研究了玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石力学性能的增强作用。龄期为7 d的混合料劈裂试验表明,玄武岩短切纤维对水泥稳定多孔玄武岩碎石的劈裂强度具有显著的增强效果,其中长度为18 mm的纤维对混合料劈裂强度的增强效果优于12 mm、24 mm的纤维。掺加长度18 mm玄武岩纤维的水泥稳定多孔玄武岩碎石,其劈裂强度、无侧限抗压强度、弯拉强度等随着纤维掺量增加先增大后减小;当掺量为碎石质量的0.10%时,纤维对混合料各项力学性能的增强效果最好;随着养护龄期的延长,混合料力学性能不断提升。研究表明掺加玄武岩短切纤维可提高水泥稳定多孔玄武岩碎石的路用性能。     

连续玄武岩纤维在复合材料中应用

连续玄武岩纤维是绿色环保材料,是国家鼓励开发与应用的纤维材料。本文对玄武岩基本情况和连续玄武岩纤维制作等工艺的介绍,根据连续玄武岩纤维的特点,列举出玄武岩纤维长纤增强LFT、玄武岩直接无捻粗纱增强纤维和玄武岩纤维SMC无捻粗纱增强纤维的应用特点和情况,并对连续玄武岩纤维复合材料作了展望,期待有更大的应用范围。