制备工艺对亚麻增强热塑性复合材料拉伸力学性能的影响

将增强体亚麻纱线和基体丙纶复丝制成pp/亚麻包覆纱后,进行织造,织物用层合热压法制成复合材料.制备工艺中,包覆纱法对复合材料的拉伸强度最好;麻含量50%的复合材料的拉伸强度达到最佳;当纬纱密度相同时,随着经纱密度的增大经向的拉伸强力和拉伸弹性模量也随之增大,而纬向的却随之减小,当经纱密度相同时,随着纬纱密度的增大,经向的拉伸强力和拉伸弹性模量随之减小,纬向的随之增大.     

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料的拉伸和剪切性能研究

本文设计和制作了两种混杂模式的三维正交机织玄武岩/芳纶混编复合材料,分别是层间混杂和层内混杂模式。对其拉伸性能和剪切性能进行了测试和分析,结果表明,层内混杂复合材料的拉伸性能和剪切性能比层间混杂复合材料的好,层内混杂复合材料的归一化强度和归一化模量分别比层间混杂复合材料的高22.12%和16.9%,层内混杂复合材料的剪切强度和剪切模量分别比层间混杂复合材料的高19.61%和26.03%;对于层间混杂复合材料,纬向的归一化强度比经向的高4.06%,但厚度方向上纱线的存在和织造工艺中经纱预加张力的影响,使纬向的归一化模量比经向的降低11.44%。     

改性芳纶纬编增强体复合材料力学性能的研究

为探讨芳纶纬编增强体复合材料的力学性能,以对位芳纶为原料,采用LiCl/无水乙醇溶液对芳纶表面进行改性处理,设计并编织1+1满针罗纹和罗纹空气层2种组织织物增强体,以E-51环氧树脂为基体,应用手糊成型技术制备芳纶纬编增强体平板复合材料。采用YG026D型电子织物强力机对制备的芳纶纬编增强体复合平板材料的经纬向拉伸、弯曲、压缩以及层间剪切性能进行测定。结果显示:经LiCl/无水乙醇络合溶液处理的芳纶纬编增强体复合材料的各项力学性能均有所提高,且经向的各项力学性能优于纬向。在拉伸、弯曲性能方面,罗纹空气层芳纶纬编增强体平板复合材料优于1+1满针罗纹芳纶纬编增强体复合材料。     

玄武岩长丝/芳纶间隔纱织物复合材料板材耐冲击性能的研究

对四种经纱细度、经纱密度不同的玄武岩长丝/芳纶间隔纱织物复合板材进行相同冲击能量的耐冲击测试,结果表明:经纱细度增加,复合板材破坏程度减小,耐冲击性能较好;而经纱细度等参数相同的预制件,预制件经纱密度增大,玄武岩长丝/芳纶间隔纱织物复合材料板材的耐冲击能力减弱。     

整体中空夹层复合材料弯曲刚度研究

基于整体中空夹层复合材料的织物结构特点以及对经纬向弯曲变形现象的分析,建立两种夹层梁模型,分别推导了经向与纬向弯曲刚度的解析表达式。通过理论解、有限元解以及试验值的对比,验证了模型的合理性和准确性。在此基础上,运用本文理论方法探讨了纱线密度对整体中空夹层复合材料弯曲刚度的影响。研究表明,随着纱线密度的增加,整体中空夹层复合材料经纬向弯曲刚度均呈线性增加;经向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为经纱、绒经、纬纱;纬向弯曲刚度的影响因素按影响程度从大到小依次为纬纱、经纱、绒经;和纬向弯曲相比,绒经对经向弯曲刚度的影响更大。     

风电叶片用碳/玻层内混杂VARI成型复合材料结构与性能研究

采用真空辅助树脂灌注成型(VARI)工艺制备碳纤维/玻璃纤维(碳/玻)层内混杂织物的复合材料层合板,系统研究了不同混杂比的层内混杂复合材料的结构与性能。结果表明,随着碳纤维含量的增加,碳/玻层内混杂复合材料的0°拉伸强度逐渐增加而90°拉伸强度稍有下降;0°压缩强度和压缩模量均有上升;弯曲强度稍有降低而弯曲模量逐渐升高;层内剪切强度几乎维持不变;混杂复合材料的储能模量在混杂比达到1∶1时最高,随碳纤维含量继续增加而下降,碳纤维含量的提高也使混杂复合材料的内耗峰明显下降,界面阻尼降低;扫描电子显微镜观察复合材料90°拉伸断裂截面发现,不同混杂比的层内混杂复合材料中环氧树脂对纤维浸润充分,几乎没有观察到纤维拔出与基体的气孔缺陷。     

机织/针织混合铺层对复合材料力学性能的影响

为使纺织复合材料同时具有机织结构复合材料和针织结构复合材料的综合力学性能,通过混合铺层方式制备机织/针织混合结构复合材料。以芳纶机织平纹织物和针织罗纹织物为增强体,以环氧树脂为基体,调整复合材料中增强体的铺层顺序,利用真空辅助成型技术制备四层层压机织/针织混合结构复合材料。通过对复合材料拉伸性能、弯曲性能和冲击性能的测试,分析混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明,混合铺层和铺层顺序对芳纶环氧树脂复合材料的弯曲强度和冲击强度有较大影响,特别是对罗纹结构复合材料纬向弯曲强度和冲击强度的改善。当采用相同铺层方式,罗纹织物为受力面时,机织/针织混合结构复合材料具有较大弯曲强度和冲击强度。     

接结纱经向间距对EP/CFSF复合材料性能的影响

基于不同接结纱经向间距的设计,研究了不同接结纱经向间距对环氧树脂(EP)/碳纤维间隔织物(CFSF)复合材料的力学性能、电学性能的影响规律,结合扫描电子显微镜,分析经向间距对复合材料性能的影响机制。结果表明,随着接结纱经向间距的增加,EP/CFSF复合材料的冲击强度和弯曲强度减小,韧性减弱,电阻率增大。当接结纱经向间距为4 mm时,复合材料具有较佳的综合性能,其冲击强度为13.5 k J/m~2,弯曲强度为121.30 MPa,导电性能最好,电阻率为0.077Ω·m。     

玻璃纤维布/苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯树脂的研究

采用玻璃纤维布与苎麻纤维布混杂增强不饱和聚酯(UP)树脂制备复合材料,研究玻纤布与苎麻布的相对比例及偶联剂处理对复合材料力学性能的影响,研究了不同复合材料的吸水性并与玻璃纤维复合材料和苎麻纤维复合材料二者进行了比较。结果表明,混杂纤维增强复合材料的拉伸强度、拉伸模量随混杂纤维中苎麻布含量的增加而下降,弯曲强度及弯曲模量在混杂纤维中苎麻布与玻纤布的比例为10∶20和15∶15时分别达到最大值188.09 MPa和1.56 GPa;所有偶联剂处理均可明显改善复合材料的拉伸模量及弯曲模量,硅烷类偶联剂的效果更佳,NDZ401可使复合材料的拉伸强度得到最大幅度(37.66%)的提高,而KH570及NDZ401对改善弯曲强度效果最佳;复合材料吸水后,厚度变化率大于宽度变化率,温度升高,复合材料吸水后尺寸变化率及吸水率均增大,混杂纤维复合材料的吸水率与玻纤布复合材料的吸水率相近,远低于苎麻布复合材料的吸水率。     

缝合技术在长竹纤维复合材料制备中的应用研究

采用缝合技术制备了长竹纤维单向复合材料,研究了缝线种类和缝合间距对于复合材料的拉伸、弯曲和层间剪切性能的影响。结果表明,随着缝合间距的增加,单向连续竹原纤维/不饱和聚酯树脂(UP)复合材料的拉伸、弯曲、剪切性能基本呈先上升后下降的趋势,且当缝合间距为3cm时,复合材料性能最好。芳纶缝线与涤纶缝线制备的复合材料相比,拉伸强度、拉伸模量分别高7.32%、12.09%,弯曲强度、弯曲模量分别高4.99%、3.47%,剪切强度低8.47%,复合材料总体性能相差不大。     

2．5 D织物结构与拉伸性能的研究

介绍了2．5D浅交弯联、浅交直联单元结构模型和纤维体积分数计算方法的建立。在此基础上设定一定的织物参数,对其复合材料拉伸性能进行了测试,分析两种结构拉伸性能的差异。通过试验可知：浅交直联经向模量和强度均大于浅交弯联经向性能,浅交弯联的纬向拉伸强度、模量大于直联的纬向性能。浅交弯联的经向强度及模量低于纬向,浅交直联的经向拉伸强度高于纬向拉伸强度。     

芳纶Ⅲ纤维及其混杂碳纤维复合材料的压缩性能研究

对比研究了芳纶Ⅲ纤维复合材料、芳纶Ⅲ纤维/T800碳纤维混杂复合材料、T800碳纤维复合材料单向板压缩性能,以及三种状态下缠绕的150 mm容器轴压性能。结果表明:混杂复合材料压缩强度和模量随混杂比(VCF)的增大而增加,当VCF为28.5%时,混杂复合材料单向板压缩强度比芳纶Ⅲ纤维复合材料提高57%,压缩模量提高20.9%;混杂复合材料150mm容器(VCF=46%)轴压破坏载荷达到138.6 k N,比芳纶Ⅲ纤维复合材料150 mm容器的轴压破坏载荷提高18.5%,但仍为混杂负效应。     

单向芳纶/玻璃纤维混杂复合材料板材拉伸性能研究

本文对单向芳纶/玻璃纤维复合材料进行制作,对其纵向拉伸强度、拉伸模量和弹性伸长进行实验分析。实验结果表明,单向混杂复合材料的拉伸断裂大多为多次性,界面数越多,一次性断裂的可能性越大。界面数为1的混杂纤维复合材料的芳纶纤维体积含量在对拉伸强度影响上的存在临界值,表现出明显的混杂效应。界面数大于1的混杂复合材料在芳纶纤维铺层数一定的情况下,界面数的多少不影响混杂复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的大小。界面数大于1比界面数为1的复合材料的拉伸强度和拉伸模量明显偏高。同时对不同制作条件下纯玻璃纤维单向复合材料的拉伸性能进行剖析。     

混杂纤维复合材料力学性能及其低速冲击性能研究

采用热压成型工艺制备单一碳纤维、碳纤维/玻璃纤维(CF/GF)和碳纤维/Kevlar纤维(CF/KF)均质和非均质混杂增强环氧树脂基复合材料,通过三点弯曲、层间剪切、低速冲击及冲后压缩性能测试,研究纤维组分、混杂结构和混杂比对复合材料力学性能及低速冲击性能的影响。结果表明,单一碳纤维复合材料力学性能最佳,其弯曲模量、弯曲强度和层间剪切强度分别达到66.16 GPa、830.35 MPa和42.73 MPa,而CF/GF混杂结构性能总体优于CF/KF混杂结构,内层混杂结构性能优于外层混杂结构;单一碳纤维复合材料低速冲击性能较差,其冲击损伤凹坑深度最高可达混杂结构的3.5倍,对应的分层阈值为2 723.53 N;CF/KF均质混杂结构的剩余压缩强度最大,而单一碳纤维复合材料则最小,对应数值分别为0.92和0.79。     

低密度高导热CF/EP复合材料的制备及性能

将碳纳米管(CNT)和空心玻璃微珠(HGS)添加到环氧树脂(EP)中,利用模压工艺制备碳纤维(CF)/EP复合材料。结果表明：同时添加CNT和HGS可以有效降低CF/EP复合材料的密度,改善复合材料的力学性能,提高复合材料的导热性能,且当CNT和HGS质量比为1∶4时,复合材料综合性能最优,与不添加CNT和HGS的CF/EP复合材料相比,该复合材料的密度下降了8.8%,弯曲强度和弯曲模量分别提高了22.0%和30.1%,拉伸强度提高了8.9%,导热系数提高了87.1%。     

3D打印碳纤维增强PLA试件的力学性能分析

以300目短切碳纤维(CF)和聚乳酸(PLA)为实验原料,分别配制CF质量分数为5%、10%、15%和20%的CF/PLA混合料,再经双螺杆挤出机挤出造粒后得到CF/PLA复合材料。分别以纯PLA和不同组分的CF/PLA复合材料为实验材料,在粒料3D打印机上制备抗拉伸、压缩、弯曲和冲击试样,并做力学性能测试。实验结果表明,随着CF含量的增加,材料最大拉伸强度呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的平均拉伸强度最大,为48.45 MPa。材料的平均弯曲和压缩强度随CF含量的增加均呈先减小后增大再减小的趋势,且无CF填充时,二者的强度值最大,分别为114.77 MPa和103.94 MPa。材料的抗冲击强度随着CF含量的增大呈先增大后减小的趋势,当CF含量为5%时,材料的抗冲击强度最大,为14.49 kJ/m~2。     

木薯渣/聚丁二酸丁二醇酯全降解复合材料的制备与力学性能

木薯渣作为一种生物质废弃物,其主要成分为淀粉和纤维素,具有良好的生物降解性,可与生物可降解的聚合物进行共混制备全降解复合材料。将木薯渣与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)在密炼机中进行共混,制备出木薯渣/聚丁二酸丁二醇酯全降解复合材料,并研究木薯渣含量对复合材料的拉伸、弯曲、冲击力学性能的影响。结果表明,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度都较纯PBS的低,随着木薯渣含量的增大而降低;木薯渣质量分数为10%的复合材料的弯曲模量较PBS的高,随后随着木薯渣含量的增大而降低;随着木薯渣含量的增加,复合材料的冲击强度先减小后增大最后减小,其在木薯渣质量分数为20%时出现一个最大值,但较PBS的冲击强度低。     

碳玻混杂纤维复合材料力学和树脂浸润研究

通过设计不同混杂比的碳玻混杂纤维复合材料,分析研究了不同混杂比对复合材料拉伸、压缩、剪切和弯曲性能的影响,除强度混杂效应外,总的来说性能随着碳纤维比例的增大而增加。不同混杂比的复合材料老化28 d后,0°方向拉伸强度和90°方向拉伸模量变化较小,0°方向拉伸模量增加50%,90°方向拉伸强度降低26%,剪切强度降低28%。此外,树脂浸润性研究表明,质量分数为30%的碳玻混杂纤维在0°和90°方向上树脂灌注速度比玻璃纤维分别降低13%和22%。     

矿物形态对聚丙烯复合材料性能的影响

采用熔融共混法制备了聚丙烯（PP）/矿物填料复合材料,考察了云母与硅灰石粒径及其组合填充对复合材料力学及流动性能的影响。结果表明,PP/硅灰石复合材料的拉伸与弯曲强度、模量均随着硅灰石粒径的增大而下降,而复合材料的断裂伸长率随着硅灰石粒径增大而增大,缺口冲击强度随着粒径增大先减小后增大。当硅灰石的累计粒度分布百分数达到90%时的粒径(D₉₀)为8.72 μm时,复合材料的弯曲强度、拉伸及弯曲弹性模量与缺口冲击强度分别较纯PP提高了7.77%,119.0%,100.4%与17.46%。PP/云母复合材料的拉伸与弯曲强度随着云母粒径的增大先下降后上升,断裂伸长率、缺口冲击强度与熔体流动速率随着云母粒径增大而下降,复合材料的拉伸与弯曲弹性模量随云母粒径的增大而增大。当云母的D₉₀为60.09 μm时,复合材料的弯曲强度、拉伸及弯曲弹性模量与缺口冲击强度分别较纯PP提高了10.43%,177.6%,172.8%与17.46%。硅灰石与云母组合填充PP的力学及加工性能基本介于单独填充硅灰石与云母所得到的复合材料性能之间,两者组合填充不能产生协同效应。