STG对聚氨酯泡沫低速抗冲击性能的影响

以硼酸和硅油等为基础材料制备了一种新型的高分子材料——剪切增稠凝胶(Shear Thickening Gel,STG),并研究了STG的热稳定性和流变性能。同时将STG与聚氨酯泡沫(PU)结合,通过复合前后聚氨酯泡沫的扫描电镜和低速冲击实验,对STG的抗冲击性能进行研究。结果表明:STG不到200℃就开始分解,在500℃基本完全分解;STG具有明显的剪切增黏效果,快速和慢速拉伸均表现出不同的性状;与聚氨酯泡沫复合后可显著提高材料的抗冲击性能,当速度达到9 m/s时,纯PU泡沫的剩余冲击载荷约为36 000 N,而STG-PU泡沫仅为17 000 N;且速度越大,STG的防护性能越好,STG的吸收能量由4 m/s时的1 J左右,达到9 m/s时的4 J左右。     

STG/IP稀释比对STG/PU复合材料低速抗冲击性能的影响

研究了剪切增稠凝胶(STG)不同稀释比对STG/聚氨酯(PU)复合材料低速抗冲击性能的影响。按照V(STG)∶V(异丙醇)=1∶1、1∶2、1∶3的比例进行稀释,制备3组STG/PU材料样品,一组不加STG的纯PU材料作为对照,测试4组材料的低速抗冲击性能。并通过扫描电镜观察复合前后泡沫的微观形貌。结果表明,STG均匀地附着到PU泡沫上;STG大大提高了泡沫材料的抗冲击性能,且性能跟稀释比有关。     

纳米ZnO改性沥青的制备及性能研究

为探究纳米ZnO改性沥青的路用性能,采用高速剪切法制备了纳米ZnO掺量分别为2%,4%,6%及8%的改性沥青,并通过光学显微镜、傅里叶红外光谱仪(FTIR)及差示扫描量热仪(DSC)对改性沥青的微观形貌、化学构成及热稳定性等性能进行表征与分析,再采用动态剪切流变仪和布氏粘度计分别对改性沥青的高温流变性能及黏温特性进行测试。结果表明,纳米ZnO能够均匀分散于基质沥青中,且与沥青发生交联反应,生成一种空间网状结构;纳米ZnO对基质沥青既有物理改性也有化学改性;随着纳米ZnO掺量的增大,改性沥青的低温性能及热稳定性均得到不同程度的改善;改性沥青呈现出更优的高温抗车辙能力及黏温特性。     

纳米ZnO改性沥青的制备及性能研究

为探究纳米ZnO改性沥青的路用性能,采用高速剪切法制备了纳米ZnO掺量分别为2%,4%,6%及8%的改性沥青,并通过光学显微镜、傅里叶红外光谱仪(FTIR)及差示扫描量热仪(DSC)对改性沥青的微观形貌、化学构成及热稳定性等性能进行表征与分析,再采用动态剪切流变仪和布氏粘度计分别对改性沥青的高温流变性能及黏温特性进行测试。结果表明,纳米ZnO能够均匀分散于基质沥青中,且与沥青发生交联反应,生成一种空间网状结构;纳米ZnO对基质沥青既有物理改性也有化学改性;随着纳米ZnO掺量的增大,改性沥青的低温性能及热稳定性均得到不同程度的改善;改性沥青呈现出更优的高温抗车辙能力及黏温特性。     

低反射抗冲击电磁屏蔽复合材料的制备与性能研究

为了降低电磁屏蔽材料的反射效率及改善抗冲击性能,通过热压成型的方法制备了低反射抗冲击电磁屏蔽炭黑/剪切增稠胶(CB/STG)蜂窝夹芯板.利用SEM对CB/STG的形貌进行分析,考察了CB/STG的流变性能,并研究了CB/STG蜂窝夹芯板复合材料的屏蔽效能和冲击性能.结果表明,复合材料电磁屏蔽效能可达到51.52dB,且...     

淀粉/PP基发泡包装材料静态缓冲性能分析

以淀粉/聚丙烯(PP)基发泡缓冲包装材料为研究对象，通过静态压缩试验得到材料的应力-应变曲线和能量吸收图，研究了初始应变率和湿度对该材料静态压缩缓冲性能的影响，构建了基于初始应变率和相对湿度的静态压缩本构模型。结果表明，当静态压缩时，材料的应变率效应较显著。该材料的应力和能量吸收随着初始应变率的增大而增大。当相对湿度为50%,应变为0.6时，随着初始应变率由0.002 s^-1增大至0.01、0.017、0.033、0.05 s^-1,材料的应力分别增大了5.4%、12.51%、20.97%、26.3%,能量吸收分别增大了0.69%、7.18%、12.27%和19.21%。湿度对该材料的影响较大，该材料静态压缩力学性能随着相对湿度的增大显著降低，当初始应变率为0.017 s^-1,应变为0.6时，随着相对湿度由50%增大至70%、80%、90%,该材料的应力分别下降了7.26%、19.39%和39.42%,能量吸收分别下降了17.93%、25.7%和43.84%。另外，构建了基于初始应变率和湿度的淀粉/PP基发泡材料的静态压缩...     

手性聚苯胺改性硅藻土复合材料的制备

在樟脑磺酸的手性诱导作用下,在硅藻土表面原位聚合苯胺得到手性聚苯胺改性硅藻土复合材料,利用红外吸收光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)对复合材料的结构进行表征,表明苯胺在硅藻土表面进行了原位聚合,聚合产物呈现纳米棒状态。通过测试复合材料的循环伏安特性曲线(CV)表征材料的电化学性能,对比了在不同手性聚苯胺/硅藻土配比以及不同时间条件下改性材料的性能差异。结果表明:随着苯胺聚合量的增大以及反应时间的增加,复合材料的电化学性能会呈现先增大后减小的趋势。     

橡胶材料简单剪切试验分析

研究动态剪切试验方式进行应变扫描测试,表明温度是橡胶材料性能的关键因子;相同材料多次测试结果对比说明测试过程中会出现Payne效应和Mullins效应,并通过多次测试的方法消除Mullins效应的影响;根据剪切模式受力方式推导了几种超弹性本构模型公式并与单轴拉伸数据拟合结果进行了对比。     

转鼓尺寸对工程机械子午线轮胎耐久性能影响的仿真研究

以445/95R25全钢工程机械子午线轮胎为例,建立工程机械子午线轮胎三维模型,通过橡胶材料应力和应变测试数据拟合而确定最佳的橡胶材料本构模型为Yeoh模型,进行转鼓尺寸对轮胎耐久性能影响的仿真研究。结果表明：在相同充气压力和负荷下,随着转鼓直径的增大,轮胎下沉量减小,与转鼓接触面积增大,周向接触压力分布更均匀,从而使得轮胎肩部应变能密度、Mise应力和剪切应变极值减小;当转鼓直径超过10 m时,转鼓直径对轮胎与转鼓接触特性和轮胎力学性能的影响效应显著降低;转鼓直径从1.7 m增大到3 m时,轮胎肩部应变能密度减小5%,测试的轮胎耐久寿命延长约20%。     

Cox-Merz规则和时温叠加原理在聚合物剪切黏度测量中的应用与研究

为了研究聚合物材料剪切黏度的测试方法,从而更好的改善聚合物产品的加工和生产效率,本文以低密度聚乙烯(LDPE)为研究对象,应用旋转流变仪对其进行动态测试,包括应变扫描、频率扫描,然后应用Cox-Merz规则和时温叠加原理对动态测试结果进行换算得到两组聚合物剪切黏度结果,并与直接进行稳态流动测试得到的剪切黏度结果进行比较。结果表明:Cox-Merz规则的换算结果误差在1.7%左右,剪切速率范围为10-1~103s-1,适合于高剪切速率下的剪切黏度测试,与稳态测试结果相配合可得更大范围的剪切黏度曲线;同时应用时温叠加和Cox-Merz公式的结果误差为2.3%左右,剪切速率范围更大,但测试方法繁琐。     

不同应变率下橡胶混凝土抗压性能及能量特性研究

对四种橡胶体积掺量(0%、5%、10%、20%)的级配良好橡胶混凝土开展单轴抗压试验,对力学性能和破坏形态方面进行分析,得到了橡胶混凝土综合性能最优时的橡胶掺量,进而对最优掺量组进行不同应变率下的单轴压缩试验,并分析了不同应变率下橡胶混凝土的能量特性。试验结果表明,橡胶混凝土表现为裂而不散的类延性破坏,而非普通混凝土的脆性破坏。随着橡胶掺量的增加,抗压强度大幅降低,但变形能力得到增强,在掺量为10%时,橡胶混凝土的抗压强度达标,变形能力最好。橡胶混凝土受压时能量演化和转化过程是输入能先大量转化为弹性能并储存;接着耗散能转化率开始增加,使试件表面产生大量微裂纹;最后弹性能快速释放,耗散能转化率占比明显提高,从而导致试件整体破坏。另外随着应变率增大,橡胶混凝土的抗压强度和初始弹性模量明显提高,而峰值应变降低,同时输入总能量、弹性能与耗散能均呈现上升趋势,其中弹性能增加更明显。     

基于数字图像相关法的熔融沉积聚乳酸材料动态力学性能测试

为研究熔融沉积聚乳酸（PLA）材料动态的力学性能,利用分离式霍普金森压杆（SHPB）装置对PLA材料进行了加载应变率分别为880、1 230、1 650、2 230 s^-1的动态压缩实验,通过高帧率图像采集设备获得了不同应变率下PLA材料的变形图像,结合数字图像相关（DIC）法分析得到PLA试样表面沿加载方向的应变场,并对应变率进行了分析。结果表明,熔融沉积PLA材料在动态载荷作用下的变形过程存在弹性阶段、塑性阶段和卸载阶段;随着应变率的增加,PLA材料在塑性阶段出现了显著的塑性流动区域;PLA材料的压缩强度和最大应变均随应变率增大而增大;利用DIC法测得在整个动态冲击实验过程中,应变在试样中分布基本均匀,应变范围随应变率增大而增大,应变率在整个加载过程中基本保持恒定;DIC法测得的应变与SHPB实验基本一致,应变率误差均小于3 %,表明本研究使用的DIC法能够应用于SHPB实验。     

不同粒径铝酸锶荧光粉对稀土荧光竹塑复合材料性能的影响

为研究不同粒径铝酸锶荧光粉对稀土荧光竹塑复合材料发光性能和流变性能的影响,利用荧光分光光度计和旋转流变仪对复合材料的发光性能和流变性能进行了表征。发射光谱表明:铝酸锶荧光粉粒径越小,加工过程中破损率低,发生荧光淬灭的概率较低,发光相对强度越大。频率扫描表明:储能模量(G')和损耗模量(G')随频率的增大而呈线性增大,高频区逐渐趋于缓和,在低频区,添加800目荧光粉的复合材料的"似固体行为"对频率的依赖性较弱;"第二平台"区域较宽,填料与基体形成的网状结构更坚实,界面黏合作用较强。应变扫描表明:添加800目和1 500目荧光粉的复合材料的"Payne"效应在较大的应变范围内对应变的依赖性降低,二者复合材料的G'和G'较大,复合材料内部网状结构形成较好,界面黏合作用较强,剪切变稀效应较明显,复数黏度相对较低,具有良好的加工流变性能。     

魔芋溶胶对苯丙乳液流变性能的影响

研究了不同组成的魔芋溶胶(KGM sol)/苯丙复合乳液的粘度与剪切转速、剪切应力与剪切速率、剪切弹性模量、剪切粘性模量与角频率、温度之间的关系,并对复合乳液的抗电解质性能进行了测试。结果表明,KGM溶胶/苯丙复合乳液是剪切变稀流体,剪切应力随剪切速率的增大而增大,当KGM溶胶含量>4%时,复合乳液体系由牛顿型流体变为非牛顿型流体,且变化满足Herschel-Bukley方程;KGM溶胶含量增大,复合乳液的粘度、剪切弹性模量、剪切粘性模量明显增大,尤其是温度扫描曲线;复合乳液离子稳定性好。     

片状导电填料对银碳浆方阻和流变性能的影响

在选定粘结剂体系的基础上,制备了不同片状银粉含量的银碳浆。分别测试了浆料固化膜的导电性能、浆料的黏度曲线、应变扫描曲线和频率扫描曲线,以表征分析片状银粉含量对银碳浆性能的影响。结果表明随片状银粉所占比例的增加膜层方阻呈指数递减;不同片银含量的银碳浆均表现出剪切变稀行为,随片状银粉所占比例的增加浆料在低剪切下的黏度降低;碳浆、银碳浆的线性黏弹区范围基本一致,但银碳浆流动点较碳浆小,流动性较好;银碳浆相对碳浆具有更好的贮存稳定性,印刷适性更佳。     

COC用量对HDPE/COC复合材料的性能影响研究

制备了高密度聚乙烯(HDPE)/环烯烃共聚物(COC)复合材料,研究了不同COC的用量对复合材料性能的影响。结果表明:随着COC用量的增加,复合材料的拉伸性能和弯曲性能先增大后减小,断裂伸长率逐渐降低,在COC用量为40%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,分别为36 MPa和51 MPa;抗冲击性能随着COC含量的增加而不断减小,且缺口冲击能量值低于非缺口冲击能量值;COC用量为40%时,HDPE/COC复合材料的维卡软化点较纯HDPE提高5%;随着剪切速率的增加,HDPE和COC组分之间的相互作用增加,导致黏度值逐渐降低;SEM分析表明,较少的COC可以在HDPE基质中均匀分散,形成连续相结构。     

温度对MF塑料动态压缩性能试验研究

采用静态压缩试验机及分离式霍普金森压杆(SHPB)试验系统,在不同处理温度下对三聚氰胺甲醛(MF)塑料进行了不同应变率的压缩试验,研究温度变化对MF塑料压缩性能的影响。分析研究表明,MF塑料随着加载应变率的提高,其破坏强度逐渐增大,呈现出显著的应变率效应,低温下的应变率效应更为明显,MF塑料的动态冲击压缩性能呈现出对温度不敏感的特性。     

碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料耐湿热性能

采用改性双马来酰亚胺树脂与碳纤维制备了耐热及耐湿热性能优异的复合材料。通过红外光谱分析、不同温度下力学性能测试及动态力学性能测试分析等,考察了该复合材料耐热及耐湿热性能;从吸湿特性、物理、化学特性及热应力等方面分析了湿热处理前、后复合材料高温环境下力学性能衰减机理。结果表明,复合材料吸湿初始阶段符合Fick第二定律,平衡吸湿率为0.97%~1.32%;湿热处理对复合材料基体化学结构和玻璃化转变温度基本无影响;界面处不断增大的热应力削弱界面结合强度,这是高温环境下力学性能下降的关键因素;与国内外同类复合材料相比,该复合材料湿热处理前、后在高温下弯曲性能和层间剪切强度保持率较高,耐热及耐湿热性能出众。     

纳米SiO_2改性环氧树脂胶粘剂的研究

选择纳米 SiO_2 作为增强材料改性环氧树脂基体, 以物理分散法将纳米 SiO_2 分散在环氧树脂中。通过力学性能测试和热稳定性能测试, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对改性环氧树脂胶粘剂的热性能、拉伸性能和冲击性能的影响; 通过 NOL环测试和扫描电子显微镜(SEM) 分析, 研究了不同含量的纳米 SiO_2 对国产芳纶纤维/改性环氧复合材料的界面性能和层间剪切强度的影响。实验结果表明, 基体树脂中当 w( 纳米SiO_2)=3%时, 改性环氧树脂胶粘剂的拉伸强度和冲击强度分别提高了 28.8%和 22.6%, 复合材料的层间剪切强度(ILSS) 达到最大值, 比未改性胶粘剂提高约 56.8%。     

轴向冲击下薄壁圆管峰值载荷的计算与数值模拟

给出了轴向冲击下薄壁圆管峰值载荷和轴向弹性应变率的计算公式,利用LS-DYNA有限元软件模拟了低速轴向冲击下薄壁圆管的瞬态响应,基于Cowper-Symonds公式分析了应变率对峰值载荷的影响,讨论了不同壁厚、高度、内径和材料类型对峰值载荷的影响。结果表明:峰值载荷受轴向弹性应变率与等效塑性应变率影响,且并不总是随着冲击速度的提高而提高,存在波峰段;当冲击速度超过一定值时,峰值载荷与速度关系趋近于线性;峰值载荷随薄壁圆管横截面面积的增大而增大;在波峰段内,峰值载荷随着圆管高度的增加而降低,超过该波峰段后,不同圆管高度的峰值载荷基本一致。