芳纶浆粕补强炭黑/氟醚橡胶复合材料的研究

研究芳纶浆粕对炭黑N990/氟醚橡胶复合材料的物理性能、微观结构和耐低温性能的影响，为高性能氟醚橡胶复合材料的开发提供参考。结果表明：添加1份未经热处理芳纶浆粕和热处理芳纶浆粕的氟醚橡胶复合材料的硫化特性和动态力学性能无明显变化，100%定伸应力、300%定伸应力、拉伸强度和撕裂强度提高；热处理芳纶浆粕在橡胶基体中的分散性和与橡胶基体的界面粘接性较好，对氟醚橡胶复合材料的补强效果更为显著；添加1份未经热处理芳纶浆粕和热处理芳纶浆粕对氟醚橡胶复合材料的耐低温性能影响较小，可在保持氟醚橡胶复合材料良好的耐低温性能的基础上提高其物理性能。     

马来酸酐化液体聚丁二烯对天然橡胶/芳纶短纤维复合材料性能的影响

研究马来酸酐化液体聚丁二烯(MLPB)对芳纶短纤维(SAF)补强天然橡胶(NR)复合材料性能的影响。结果表明:SAF和炭黑对NR的补强有协同作用,加入相容剂MLPB提高了橡胶基体与纤维的界面粘合性能,复合材料静态和动态力学性能明显提高;随着MLPB用量的增大,复合材料100%定伸应力增大,拉伸强度、拉断伸长率和撕裂强度在MLPB用量为4.5份时达到最大值。     

湿法/干法共混制备石墨烯/炭黑/丁腈橡胶纳米复 合材料

采用湿法/干法两步共混的方法制备了石墨烯/炭黑/丁腈橡胶纳米复合材料。将二维纳米片层状石墨烯与炭黑形成共增强体系,提高丁腈橡胶的力学性能及耐磨性。选用质量比分别为1/39、2/38、3/37、4/36和5/35石墨烯/炭黑对丁腈橡胶进行增强,采用橡胶加工分析仪研究了复合材料的动态力学性能。结果表明,石墨烯和炭黑与橡胶基体之间形成二次网络结构,使得橡胶的储能模量呈增加趋势。当石墨烯/炭黑的质量比为4/36时,储能模量显著提高,拉伸强度为26.59 MPa,Arkon耐磨指数达到319.1%,综合性能优异,增强效果最佳。     

考虑界面层影响的三维机织复合材料单胞模型研究

三维机织复合材料具有较高的面外性能和抗冲击性能,已经被应用于航空发动机的风扇叶片和包容机匣。三维机织复合材料的破坏通常由纤维和基体间的界面开裂起始扩展到基体开裂,最后导致纤维失效。要模拟三维机织结构的真实损伤失效过程,必须考虑界面层的影响。常见的三维机织结构模拟方法把界面层的性能作为基体性能的一部分作均一化考虑,通过反向拟合实验数据来确定基体与界面层的平均性能。该方法的主要不足在于不同的机织结构拟合出的平均基体和界面层性能相差较大,无法用统一的材料参数比较准确地预测不同机织结构的失效模式和力学性能,预测能力有限。为更好地模拟界面失效的影响,有些研究在纤维束和基体之间手动引入一定厚度的界面层单元,但界面层单元的厚度牺牲了纤维的直径,且为连接纤维和基体相邻表面的不同网格,界面层单元需要很密集的网格,大大降低了计算效率。本研究通过自主开发的工具软件在纤维束和基体之间自动引入一层零厚度的界面单元,可以更真实地模拟三维机织结构的界面层破坏模式和对整体失效的影响。本文介绍了新方法的建模思路并研究了有限厚度界面层和零厚度界面层中的参数变化对预测结果的影响。研究了不同界面处理方法对单胞性能预测结果的影响,比较了不同处理方法的优缺点。     

环氧化天然橡胶对天然橡胶/炭黑复合材料的改性作用

采用环氧化天然橡胶(ENR)作为界面改性剂,研究其用量对天然橡胶(NR)/炭黑复合材料加工性能、动态力学性能和物理性能的影响。结果表明:少量ENR可以改善NR/炭黑复合材料的加工性能,改善炭黑粒子在橡胶基体中的分散,提高结合胶质量分数,同时改善硫化胶的动态力学性能、物理性能和耐老化性能。当改性剂ENR用量为3~4.5份时,NR/炭黑复合材料的综合性能最佳。橡胶加工分析和动态力学分析结果表明,ENR能够显著提高NR/炭黑复合材料的抗湿滑性能,但滚动阻力略有增大。     

氯丁橡胶基磁流变弹性体的制备及补强

使用炭黑和羰基铁粉(CIP)制备了三种氯丁橡胶基磁流变弹性体(MREs),考察了填料种类对MREs力学性能、储能模量和损耗模量的影响。结果表明,炭黑的加入提高了最大转矩和最小转矩,提高了硫化胶的拉伸强度与300%定伸拉力;羰基铁粉的加入提高了混炼胶的硫化速度,但对混炼胶无明显补强作用;羰基铁粉和炭黑的加入都提高了试样的储能模量和损耗模量,都使橡胶的Payne效应和Mullins效应更加明显。通过扫描电镜分析发现,循环拉伸测试后羰基铁粉与橡胶之间出现明显的孔隙,致使羰基铁粉从橡胶基体中脱离;羰基铁粉表面光滑,说明羰基铁粉与橡胶基体的浸润性不良。     

碳纤维表面处理和上浆剂的研究进展

复合材料的界面特性与其宏观力学性能密切相关:界面层的厚度和模量决定了界面处应力的传递,界面层的化学组成也会间接影响界面粘结强度,因此研究复合材料界面层组成及性能的影响因素是十分必要的。因此,碳纤维自身的表面物理、化学性质和碳纤维表面涂覆的上浆剂成为了重要考虑因素。本文结合日本东丽关于碳纤维表面处理、上浆剂种类及上浆工艺的专利及其它文献,综述了表面处理方法和上浆剂种类对界面粘结性能的影响。     

环氧化天然橡胶对累托石/炭黑/天然橡胶纳米复合材料性能的影响

研究环氧化天然橡胶(ENR)对累托石(REC)/炭黑/天然橡胶(NR)纳米复合材料性能的影响。结果表明:REC/炭黑/NR纳米复合材料中填料分散均匀,REC片层呈纳米级分散;ENR改善了REC与橡胶基体间的界面相互作用,增大了复合材料交联密度,从而显著提高了复合材料的力学性能、抗切割性能和耐磨性能,且各性能增幅随ENR用量的增大而增大。     

环氧化天然橡胶对累托石/炭黑/天然橡胶纳米复合材料性能的影响

研究环氧化天然橡胶（ENR）对累托石（REC）/炭黑/天然橡胶（NR）纳米复合材料性能的影响。结果表明：REC/炭黑/NR纳米复合材料中填料分散均匀,REC片层呈纳米级分散;ENR改善了REC与橡胶基体间的界面相互作用,增大了复合材料交联密度,从而显著提高了复合材料的力学性能、抗切割性能和耐磨性能,且各性能增幅随ENR用量的增大而增大。     

用液体橡胶/粘土母料制备丁苯橡胶/纳米复合材料

正橡胶/粘土纳米复合材料(RCN)近几十年来得到广泛研究。与纯橡胶或炭黑填充弹性体相比,RCN具有许多优良性能,包括力学性能、耐热性、阻燃性及隔气性。对大多数这些性能而言,粘土分散程度是主要因素(例如,在橡胶基质中分散良好的粘土层可使很多性能得到明显改善)。制备方法极大地影响粘土在RCN中的分散程度及其性能。迄今为止,RCN最常见的制备方法是熔融混炼、溶剂混合及胶乳混合。采用溶剂     

DMA研究炭黑/天然橡胶复合材料

选用炭黑N330、N550、N660和白炭黑,利用溶液法/混炼法结合制备炭黑/天然橡胶复合材料,通过控制单因子变量法,利用动态热机械分析(DMA)研究了炭黑种类、温度因素对复合材料力学性能的影响,并与传统混炼法进行了对比。结果表明,溶液法/混炼法结合所得复合材料的力学性能较好;炭黑分散越均匀,炭黑粒径越小,复合材料的储能模量和损耗模量越大;复合材料力学性能稳定性取决于炭黑/天然橡胶的界面结合方式。     

炭黑填充橡胶复合材料动态力学性能和生热预报

基于应变放大因子的概念,对炭黑填充橡胶的动态力学性能和不同外载条件下的生热性能作了分析预报。对非均一橡胶复合部件或混炼不充分导致炭黑分散不均匀胶料和生热性能和动态模量进行了研究,用两种材料并联而成的复合材料模型说明了炭黑分散度对橡胶性能的影响。结果表明,随着炭黑分散度的提高,动态模量和滞后损失都下降,并且趋于炭黑完全分散时的值。还对复合部件在不同外载条件下的生热情况和动态性能作了比较。     

炭黑填充橡胶复合材料动态力学性能和生热预报

基于应变放大因子的概念,对炭黑填充橡胶的动态力学性能和在不同外载条件下的生热性能作了分析预报。对非均一橡胶复合部件或混炼不充分导致炭黑分散不均匀胶料的生热性能和动态模量进行了研究。用两种材料并联而成的复合材料模型说明了炭黑分散度对橡胶性能的影响。结果表明,随着炭黑分散度的提高,动态模量和滞后损失都下降,并且趋于炭黑完全分散时的值。还对复合部件在不同我上的生热情况和动态性能作了比较。     

环氧树脂与胺类固化剂当量比对固化物性能的影响

环氧固化物在许多工业领域有非常重要的应用价值。使用不同分子结构和不同用量的固化剂能够影响环氧树脂交联网络结构,进而影响环氧固化物的性能。通过对不同TDE-85环氧树脂固化配方体系进行了反应动力学分析,静态和动态力学性能分析,考查固化剂种类和用量对环氧树脂浇铸体和碳纤维复合材料性能的影响。研究发现,含DDS和DETDA体系的固化反应均为接近一级反应,DDS固化剂的反应活化能较高于DETDA固化剂。随着固化剂活泼氢当量与环氧当量比值r的增加,树脂的固化度提高,拉伸强度和伸长率也相应增大,但其模量有所降低。同时,树脂体系的玻璃化转变温度随着r值的增加先升高再降低。实验研究发现,树脂基体模量增加,相应的碳纤维单向复合材料样品的断裂模式从基体破坏为主转变为界面破坏,层间剪切强度也高。随着浇铸体基体模量的提高,复合材料层间剪切破坏模式由基体破坏转为界面破坏。     

记及压应力的内聚力单元及其厚度对复合材料分层损伤预测的影响

内聚力单元可以同时预测分层的起始和扩展,但单元尺寸对计算结果影响较大,而且无法模拟压应力导致的界面失效。首先,建立不同内聚力单元计算厚度的双悬臂梁模型、端边加载模型和冲击动力学模型,模拟分层损伤演化过程,研究内聚力单元厚度对载荷-位移曲线和界面损伤面积的影响;然后,通过子程序自定义内聚力单元的本构关系,考虑压缩应力引起的复合材料层间界面失效;最后,分析考虑压应力引起的界面层失效对复合材料冲击响应的影响。计算结果表明:内聚力单元厚度对界面层的损伤面积影响明显;相同的载荷条件下,内聚力单元厚度越大,界面损伤面积越小;考虑压缩应力引起的界面层失效,界面损伤面积较大且界面失效包含压缩和剪切两种失效模式。     

玻璃纤维-铝合金层合板湿热老化性能研究

通过研究玻璃纤维-铝合金层板在70℃、RH85%湿热环境下不同老化周期后的力学性能、基体红外光谱、铝合金表面形貌及元素变化,分析了层板的湿热老化机理。结果表明:在加速湿热老化条件下,复合材料层内部基体会发生吸湿塑化,并破坏树脂与纤维以及铝合金层的界面,影响了材料内部应力的传递,使与界面及桥接应力相关的性能发生明显退化;表层铝合金层随湿热老化时间的延长,表面氧化加剧,使铝合金塑性降低,主要影响依靠铝合金承载的力学性能。     

短纤维－橡胶复合材料动态力学性能研究

研究了短纤维与基质的粘合水平及短纤维的取向、用量等因素对尼龙－天然橡胶和聚酯－氯丁橡胶复合材料的动态力学性能的影响．结果表明：橡胶中加入短纤维可使低温下损耗角正切减小，高温下损耗角正切增大；短纤维与基质粘合程度越高，短纤维取向度越高，填充量越大，则对复合材料的动态力学性能的贡献越大；用等效界面厚度来评价粘合水平有一定意义。     

用附着型促进剂制备橡胶/蒙脱土纳米复合材料(英文)

用附着型促进剂PBS在机械混炼插层法的基础上制备了天然橡胶/蒙脱土纳米复合材料。由于硫化后大部分促进剂基团都连在橡胶分子链上,因此用分子一端能和蒙脱土片层有相互作用的附着型硫化促进剂,可以大大增强蒙脱土和橡胶基体的相互作用,得到性能优良纳米复合材料。用PBS制备纳米复合材料其硫化体系活性能低,硫化胶交联密度增大,有机蒙脱土片层在橡胶基体中达到纳米级的分散,具有优良的力学性能,加入8%有机蒙脱土100%模量从1.2 MPa增至2.2 MPa,500%模量从8.12 MPa增至18.23 MPa,邵氏GA硬度从45增至55,而加入2%有机蒙脱土500%模量从8.12 MPa增至17.06 MPa,撕裂强度从36.31 kN/m增至43.65kN/m,加入2~10份有机蒙脱土时其效果相当于加入40份半补强炭黑。     

基体性质对GMT-PP复合材料力学性能的影响

研究了基体树脂的性质及基体配方中炭黑、结晶成核剂、接枝极性基团的功能化聚丙烯（ＰＰ）等对玻璃纤维毡增强ＰＰ复合材料力学性能的影响。结果表明：提高基体树脂熔体的流动性,有利于复合体系的浸渍过程;复合材料的弯曲强度及模量随基体树脂强度及模量的增大而提高;采用韧性较好的ＰＰ或ＰＰ增韧体系作为基体,可获得抗冲性能较好的复合材料;随着炭黑加入,复合体系的弯曲及冲击强度有所下降;结局成核剂的加入,可改善复合体     

聚合物纳米复合材料韧性和破坏行为

在总结高分子材料增韧机理、高分子纳米复合材料冲击破坏行为的基础上，探讨了高分子纳米复合材料的增韧机理。纳米无机粒子起应力集中的作用导致界面脱黏、空化与基体屈服是其增韧高分子材料的主要原因，而碳纳米管则起桥联裂纹、偏转裂纹方向、传递界面应力使聚合物基体屈服而增韧高分子材料。对聚合物／层状填料纳米复合材料而言，分散在聚合物基体中的插层或剥离的无机纳米片层对复合材料银纹的形成有抑制作用，其二维几何结构不利于片层周围基体的屈服与界面脱黏、空化，因而不能增韧高分子材料，反而还导致了聚合物／层状填料纳米复合材料抗冲击强度的降低。高分子材料的纳米复合目前很难达到橡胶增韧的效果，若同时采用纳米复合技术与官能化弹性体增韧技术，可望设计、制备出一系列高强度、高韧性的高分子纳米复合材料。