不同增强方式下泡沫夹芯复合材料三点弯曲性能研究

研究了缝合及加强筋增强方式下泡沫夹芯复合材料的三点弯曲性能。采用万能试验机分别进行了缝合与未缝合碳纤维、玻璃纤维、玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料的三点弯曲实验,分别得出各自的载荷-挠度曲线,再引入加强筋的方式进一步研究缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能。结果表明,玻碳混杂纤维泡沫夹芯复合材料较玻璃纤维泡沫夹心复合材料性能有所提升;引入加强筋会使缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲强度从17.79 MPa增大到37.47 MPa,且随着加强筋数量增多,缝合碳纤维泡沫夹芯复合材料的弯曲性能得到提升;在加强筋数量相同（2根）的情况下,加强筋平行铺放时弯曲性能最好,弯曲强度达到46.96 MPa,20 °交叉铺放时次之,十字铺放时最差。     

PMI泡沫夹芯复合材料湿热老化性能研究

通过对夹芯结构复合材料湿热老化性能的研究,探究环境对夹芯结构复合材料性能的影响。实验中采用了聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)、玻璃纤维增强环氧树脂(SW110C/608)复合材料面板制备了PMI泡沫夹芯结构复合材料,研究了PMI泡沫夹芯结构复合材料的耐湿热老化特性,并讨论了湿热对PMI泡沫夹芯结构复合材料的压缩性能以及弯曲性能的影响。结果发现,PMI泡沫夹芯结构复合材料浸泡在水中时的饱和吸湿时间为30d,饱和吸水率为4.08%,通过Fick第二扩散定律发现水分子在PMI泡沫中的扩散系数为水分子在面板扩散系数的29.29倍,由于水分子的增塑作用以及浓度梯度扩散的影响,湿热处理后的PMI泡沫夹芯复合材料的平压强度下降了32.86%,侧压强度下降了16.73%,弯曲强度下降了23.94%。     

VARI成型不同处理方法泡沫夹芯复合材料工艺及性能研究

采取泡沫芯刻槽和泡沫芯导孔两种处理方法预制备泡沫芯材,采用VARI工艺成型泡沫夹芯复合材料,对复合材料进行无损检测,并对其成型效率、质量和力学性能进行研究。结果表明:刻槽和导孔处理可以有效地提高泡沫夹芯复合材料的成型效率,且其表面质量良好;三种泡沫夹芯复合材料泡沫与复合材料面板间均结合紧密,不存在贫胶、分层等缺陷;经刻槽处理后,泡沫夹芯复合材料的剥离强度有所下降,而弯曲强度和侧压强度略有上升;经导孔处理后,泡沫夹芯复合材料的剥离强度、弯曲强度和侧压强度均小幅下降。总的来看,不同处理工艺对VARI泡沫夹芯结构力学性能影响不大。     

手糊玻璃钢工艺蜂窝夹芯结构的力学性能研究

本文研究了手糊玻璃钢成型工艺环氧树脂(E51)/复合材料(C-1107)的力学性能,以及两种纸蜂窝夹芯结构的弯曲性能、侧压性能、平压性能、平拉性能和剪切性能。研究结果表明:在室温固化24 h,平均拉伸强度达到599.5 MPa,平均拉伸模量达到66 728.9 MPa,平均弯曲强度达到696.5 MPa,平均弯曲模量达到38 932.8 MPa,平均层间剪切强度达到39.7 MPa。两种蜂窝都能满足无人机手糊玻璃钢成型工艺,蜂窝1综合性能较高,优先选择。     

聚苯乙烯泡沫作为风电叶片夹芯材料的可行性研究

讨论了聚苯乙烯(PS)泡沫在风电叶片中的应用,通过对比研究聚氯乙烯(PVC)泡沫和PS泡沫本体以及泡沫玻璃钢夹芯结构的力学性能,通过有限元模拟夹芯结构悬臂梁在加载后发生的位移值来判断PS泡沫作为夹芯结构的芯材对整体刚度的影响,并通过实验测量和有限元模拟泡沫夹芯结构。结果显示,PS泡沫本体力学性能较PVC低;PS泡沫作为夹芯结构的芯材可以使用在叶片的剪切腹板中,在替代PVC泡沫使用在壳体蒙皮的夹芯层中,若要保证蒙皮的刚度不变则需要增加PS泡沫的厚度。     

芯材密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能影响

研究了聚氨酯泡沫密度对复合材料夹层梁弯曲力学性能的影响。首先,对5种不同密度(48~413kg/m3)泡沫芯材复合材料夹层梁进行三点弯试验研究,结果表明,夹层梁极限承载力随芯材密度的增大而增大;当芯材密度大于等于199kg/m3时,继续增大泡沫密度,夹层梁极限承载力增加速度变慢;随着芯材密度的增加,夹层梁破坏模式由芯材压陷变为面板受压屈服破坏。其次,基于考虑芯材竖向压缩变形的高阶剪切变形理论,对不同试验梁弯曲受力机理进行弹性分析,得到夹层梁上、下面板挠度变化及应变分布规律,并与试验结果对比,验证了理论分析方法的正确性。最后,对试验过程中夹层梁典型的破坏模式进行极限承载力分析,提出其极限承载力计算公式,并与试验结果对比,结果吻合良好。     

双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁弯曲性能试验

复合材料夹层结构具有比强度高、比刚度高、可设计性强、耐腐蚀等特点,以聚氨酯泡沫为芯材,以玻璃纤维增强复合材料为面板和格构腹板,采用真空导入成型工艺,制备双向格构腹板增强泡沫夹层复合材料梁。对无格构泡沫夹芯复合材料梁,不同腹板高度、腹板间距双向格构增强泡沫夹层复合材料梁进行三点弯曲试验,研究其破坏模式和机理。基于泡沫填充矩形蜂窝芯材的等效十字模型,预估试件的抗弯刚度和挠度,计算值与试验值吻合较好。     

VARI成型泡沫夹层复合材料界面质量控制方法研究

采用本体树脂涂覆、胶膜和辅助织物粘贴在泡沫加工表面的方法分别改善胶接界面,解决了真空树脂浸渗工艺(VARI)制备的非屈曲碳纤维织物(NCF)/聚甲基丙烯胺(PMI)泡沫夹芯复合材料中泡沫与蒙皮的脱粘问题。结果表明,在相同VARI工艺参数条件下,采用890树脂涂覆的方法可以达到大约80%区域面积的良好粘接界面,对应的抗平拉强度提高了30%;同时胶膜和辅助织物粘贴方法则可达到接近100%改善胶接界面质量的效果,其对应的抗平拉强度则分别提高了76%和56%。     

隔板方向对泡沫芯复材夹芯梁抗剪性能影响的试验研究

采用真空导入工艺制作了3组不同方向(横向、纵向及双向)的隔板增强泡沫芯复材夹芯梁,对其进行了剪跨比为3的三点弯试验研究,获得了其失效过程及破坏模式,分析了隔板布置方向对该复材夹芯梁受剪力学行为的影响。结果表明:1隔板横向、纵向及双向布置时,夹芯梁的破坏模式分别为上面层弯曲折断、侧面层局部屈曲及上面层剪切破坏;2横向隔板可有效阻止泡沫芯材的斜裂缝扩展,从而提高构件在横向荷载作用下的延性,但不能显著提高夹芯梁的刚度和强度;3隔板纵向布置时,构件的承载力和刚度相比于未增强的普通泡沫芯复材夹芯梁分别提高了1.02倍及5.65倍,但延性仅提高了0.23倍;4双向隔板增强泡沫夹芯梁的力学性能与纵向隔板增强泡沫夹芯梁较为相似,其承载力和刚度均明显高于横向隔板。     

薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板制备研究

利用竹纤维、薄竹单板等短生长周期的可再生生物质资源制备了薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材。研究环氧AB胶、白胶、万能胶和塑料胶4种市场上常见粘合剂对复合板材的胶合强度和耐高温性能的影响,确定最佳粘合剂为环氧AB胶。对无纺布、玻璃纤维布、不锈钢丝网、天然麻纤维网格布、抗裂的确良等5种不同网格材料增强薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材的力学性能和尺寸稳定性进行了对比研究。结果表明,天然麻纤维网格布是最佳增强材料,与未用网格材料增强的薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材相比,其压缩强度提高5.55%,纵向弯曲强度提高26.28%,横向弯曲强度提高28.33%,冲击强度提高68.47%。且天然麻纤维网格布增强薄竹面竹纤维增强酚醛泡沫夹芯复合板材性能基本达到JC/T 1051–2007"铝箔面硬质酚醛泡沫夹芯板"行业标准要求。     

水对硬质聚氨酯泡沫塑料性能的影响研究

采用一步法合成了硬质聚氯酯泡沫塑料(PUF-R),考察了水的用量对PUF-R的表观芯密度、导热系数、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度等性能影响,并利用扫描电子显微镜观察了泡孔形态.结果表明,随着水用量的增加,RPUF的密度、导热系数、拉伸强度、弯曲强度、压缩强度逐渐降低,储能模量随之下降,而泡孔直径则逐渐增大.     

氧化锆泡沫陶瓷过滤板的制备与性能研究

以氧化锆(ZrO2)粉为主要原料,氧化铝(Al2O3)粉和氧化钇(Y2O3)粉为烧结助剂,采用有机泡沫浸渍工艺制备出高性能氧化锆泡沫陶瓷过滤板。研究了烧成温度和保温时间对样品容重、抗热震性和抗压强度的影响。采用万能试验机、综合热分析仪、X射线衍射仪、扫描电镜等对样品性能进行了表征。实验结果表明,当烧成温度为1580℃,保温时间为120 min时,制备的氧化锆泡沫陶瓷过滤板性能最佳,其容重为0.452 g/cm3,抗热震性为12次,抗压强度为1.56 MPa。     

热处理制度对微晶泡沫玻璃性能的影响

以粉煤灰为主要原料,用CaCO3作为发泡剂,Na3PO4·12H2O作为稳泡剂,制备出了性能优良微晶泡沫玻璃。研究了发泡温度、发泡时间等因素对微晶泡沫玻璃性能的影响。结果表明,随着发泡温度的升高和保温时间的增加,体积密度均先减小后增大,最佳发泡温度1025℃,发泡时间30min。析出的晶体有钙长石CaAl2Si2O8、普通辉石Ca(Mg,Fe,Al)(Si,Al)2O6;密度为1.02g.cm-3;热膨胀系数为7.51×10-6/℃;抗压强度为19.2MPa;抗弯强度为16.3MPa。     

Mechanical Properties of Silicone Rubber Enhanced Microcellular EPDM Foams Based on Supercritical CO2 Foaming Technology

Microcellular ethylene-propylene-diene monomer (EPDM) foams derived from miniaturizing the cellular structure can improve mechanical properties of traditional EPDM foams. It is a current challenge that microcellular EPDM foams prepared by supercritical CO₂ foaming technology cannot undergo the post-crosslinking process due to the disappearance of cellular structure, which strongly restricts the development of the mechanical properties of EPDM foams. Hence, a scalable and blending route by selecting the silicone rubber (SR) with different crosslinking temperature compared to EPDM is developed to improve mechanical properties of EPDM foams. During the pre-crosslinking process of EPDM, SR forms a complete crosslinking network, which can make up for the strength of EPDM without the post-crosslinking. Meanwhile, the silica can reduce the domain size of SR and enhance the compatibility between EPDM and SR. As expected, the addition of SR improves the storage modulus, viscosity and matrix strength of EPDM, which shows enhanced mechanical properties of EPDM foams. When the foam density is basically the same, the tensile strength and compressive strength of SR/EPDM foam are increased by 461% and 283% respectively compared with that of EPDM foam. Finally, the maximum tensile strength and compressive strength (40% strain) of SR/EPDM foam achieves 3.58 MPa and 0.59 MPa, respectively.     

聚氨酯注浆堵水加固材料的制备

采用正交实验法,研究了聚醚多元醇配比、异氰酸酯指数和催化剂用量等对聚氨酯注浆材料冲击、压缩、拉伸性能的影响。结果表明,三种混合聚醚多元醇的配比为5∶2∶4,异氰酸酯指数为1.15,催化剂的用量为0.1%时制得的聚氨酯注浆材料性能最好,其冲击强度为4.4 kJ/m2,压缩强度为4.6 MPa,拉伸强度为2.810 MPa。此时硬质聚氨酯泡体为闭孔结构,其冲击断口形貌呈脆性断裂特征。     

家具用聚氨酯硬质结构泡沫

研究了家具用聚氨酯硬质结构泡沫的配方。讨论了影响泡沫制品性能的因素。制得的结构泡沫性能为：密度４００－６００ｋｇ／ｍ＾３，压缩强度≥５ＭＰａ，弯曲强度≥２０ＭＰａ，表皮邵尔Ｄ型硬度≥５０。     

铝/磷/氮三元体系阻燃PU硬泡的制备与性能研究

以氢氧化铝、三聚氰胺和聚磷酸铵为阻燃剂制备了阻燃聚氨酯硬质泡沫,研究了添加氢氧化铝前后阻燃剂用量对聚氨酯(PU)硬泡的阻燃性能和力学性能的影响。结果表明,铝/磷/氮复配阻燃体系的阻燃效果优于磷/氮阻燃体系,阻燃剂总添加量达30份时,PU硬泡同时具备较好的阻燃性能和力学性能,氧指数为32,烟密度为74,平均燃烧时间为31 s,其压缩强度和拉伸强度分别为6.52 MPa和6.16 MPa。     

利用煤矸石制备微晶泡沫玻璃的研究

研究了以废玻璃和煤矸石为主要原料,采用烧结法制备新型微晶泡沫玻璃。该材料以透辉石CaMg(Si2O6)和硅灰石CaSiO3为主晶相,密度是0.93 g.cm-3,抗压强度为6.7 MPa。本研究为煤矸石的综合利用开辟了一个新的途径,具有明显的环境效益、经济效益和社会效益。     

微晶泡沫玻璃的制备及力学性能研究

以废旧阴极射线管为主要原料,SiC为发泡剂,采用烧结法制备了微晶泡沫玻璃。通过DTA,XRD,SEM等分析手段,研究了发泡剂用量,升温速率,降温速率,保温时间对试样力学性能的影响。结果表明,所制备的微晶泡沫玻璃的主晶相为Pb,次晶相为Pb3O4,Al6Si2O13,抗压强度为6.28MPa,抗折强度为2.1MPa。     

Foam sandwich composites with cyanate ester based syntactic foam as core and carbon‐cyanate ester as skin: Processing and properties

Foam sandwich composites were processed using cyanate ester‐based syntactic foam as core and carbon fabric‐cyanate ester composite as skin. They were processed by a one‐step compression‐molding technique. The mechanical performance of the sandwich composites was evaluated in terms of flatwise tensile strength (FTS), flatwise compressive strength, and edgewise compressive strength. The dependency of these properties on the core composition was investigated. FTS initially increased with the increase in resin content of the syntactic foam core. However, higher resin content in the core led to a diminution in FTS due to high void content. The flatwise compressive strength and edgewise compressive strength and the corresponding moduli values showed an increasing trend with increase in resin content of the core despite the presence of voids at high resin content. The failure modes of the composites under different loading conditions have been examined. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008