改性椰纤维增强聚乳酸复合材料力学性能

目的添加适量椰纤维(CF)改善聚乳酸(PLA)的力学性能,以适应产品的包装。方法采用熔融共混法制备不同CF含量的CF/PLA复合材料。通过力学性能测试、扫描电子显微镜观察和动态热力学性能测试,探讨添加不同含量的碱洗CF对复合材料力学性能的影响。结果与纯PLA相比,复合材料的拉伸强度降低,冲击强度增大,储能模量增大,玻璃化转变温度降低。当碱洗CF质量分数为3%时,复合材料的冲击强度比纯PLA增加了24%。结论添加CF有利于提高复合材料的力学性能,碱液浸泡更有利于改善CF和PLA基体的界面相容性。     

炭纤维增强明胶复合材料的性能研究

制备了不同形式炭纤维增强的明胶复合材料,对不同复合材料的力学性能进行了测量与分析,并对复合材料的拉伸断口进行了观察,研究表明,长炭纤维增强明胶（CL/Gel)复合材料具有最高的拉伸强度,剪切强度和模量,而炭纤维毡增强明胶（CF/Gel)复合材料因内部存在较多的孔隙使其力学性能最差,因此,炭纤维毡不能用于增强明胶材料,由于纺织炭纤维布增强明胶（Cw/Gel)复合材料的纤维维束内亦有孔隙,炭纤维布的增强效果不及长炭纤维。     

聚芳醚砜醚酮酮及其炭纤维复合材料的力学性能

合成了聚醚砜醚酮酮(PESEKK),研究了纯树脂的热、力学性能。制备了炭纤维和聚醚砜醚酮酮(炭纤维是标准T300)复合材料,着重研究了此新型复合材料的力学性能。结果表明,随着复合材料中PESEKK树脂质量比增加,T300CF/PESEKK复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量和弯曲模量逐渐增加。其中弯曲强度和弯曲模量增加的幅度比拉伸强度和拉伸模量增加的幅度更大。当PESEKK质量分数为60%左右时,复合材料的综合力学性能达到最佳值。因此聚醚砜醚酮酮可作为增强炭纤维力学性能的基体树脂。     

连续炭纤维增强杂萘联苯聚醚砜酮共混树脂基复合材料力学性能

为了研究树脂共混改性对连续炭纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料性能及破坏模式的影响,以二氮杂萘联苯结构聚醚砜酮(PPESK)及其共混树脂为基体,T700 炭纤维为增强纤维,通过溶液预浸,热压成型工艺制备单向复合材料。通过对共混树脂溶液黏度测试,复合材料样条三点弯曲、层间剪切和孔隙率试验,并借助SEM断面形貌分析,研究了聚醚酰亚胺(PEI)和聚醚砜(PES)的加入对PPESK复合材料力学性能以及受力破坏模式的影响。结果表明,PEI或PES的加入使复合材料的力学性能提高,孔隙率降低,复合材料受力破坏模式由脱粘破坏向树脂基体内部破坏转变。      

连续炭纤维增强ABS界面性能研究

选用国产的连续炭纤维长丝与ABS树脂分别采用常规共混法、薄膜层叠法、溶液浸渍法三种工艺制备了连续炭纤维增强ABS热塑性树脂复合材料。通过对复合材料的力学性能、热性能、动态黏弹性及微观形貌的研究,分析了ABS热塑性树脂基复合材料的制备工艺对界面性能的影响。结果表明:不同制备工艺中复合材料随炭纤维含量的增加其各项力学性能都不断提高,当炭纤维含量为60%(质量分数)时力学性能达到最高,但不同制备工艺导致复合材料界面性能差异较大,影响其力学性能的增幅。溶液浸渍法制备的复合材料树脂对炭纤维的浸润性良好,其最大拉伸强度和层间剪切强度分别达到1100MPa和71MPa,较常规共混法复合材料性能提高约80%;其损耗角正切仅为常规共混法复合材料的40%;界面性能提高使复合材料的耐热性能提高。     

炭纤维/聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能

分别采用热空气氧化后经钛酸酯偶联剂处理炭纤维(CF)和氩等离子体处理聚四氟乙烯(PTFE)分散液包覆炭纤维制备CF/PTFE复合材料,研究这两种CF表面改性方法对复合材料拉伸性能及摩擦磨损性能的影响,并采用扫描电子显微镜对试样拉伸断面与磨损表面进行观察和分析。结果表明,热空气氧化后经偶联剂处理炭纤维可使CF/PTFE复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高33%和82%、磨损率下降44%,氩等离子体处理PTFE分散液包覆炭纤维可使复合材料的拉伸强度与断裂伸长率分别提高49%和100%、磨损率下降56%。     

碳纤维增强共聚酰胺6-66复合材料的制备及性能

通过两段式聚合法制备共聚酰胺PA6-66,然后采用熔融共混得到碳纤维增强PA6-66复合材料(CF/PA6-66).对复合材料的断面形貌、热性能、结晶性能、非等温结晶动力学、熔体流变性、力学性能和动态力学性能进行了分析.差示扫描量热(DSC)和热重分析结果表明,CF/PA6-66复合材料的熔点约为190℃,分解温度在376℃以上.DSC和X射线衍射分析表明,CF的加入加快了聚合物的结晶速率,促进γ晶型的形成.力学性能和熔体流变性能测试结果表明,随着CF含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度与缺口冲击强度均先升高后降低,当CF含量为20％时,CF/PA6-66复合材料的拉伸强度与弯曲强度分别为95.54 MPa和121.42 MPa,相比纯PA6-66分别提升了82.26％和81.17％,同时其黏流活化能仅为35.43 kJ/mol.     

碳纤维/聚砜复合材料的性能和破坏形态的研究

本文着重研究了碳纤维/聚砜(CF/PSF)复合材料中纤维不同分布方式和不同含量对其性能(力学、耐磨、热机械行为等)和破坏形态的影响。短纤CF/PSF复合材料的冲击强度随CF含量的增加略有下降,抗拉和弯曲强度有所提高;而长纤CF/PSF复合材料的力学性能比纯PSF大大提高,其层间剪切强度为树脂基体PSF抗拉强度的80%左右。CF/PSF复合材料的破坏均呈现出纤维—树脂界面脱粘现象。CF/PSF复合材料比纯PSF具有更优异的耐磨性能和更高的热形变温度。     

T700级炭纤维复合材料性能对比

测试了不同规格T700级炭纤维的表面形貌和起毛量,设计和模拟预浸料制备过程中的炭纤维损伤实验,考察了预浸料制备过程中各关键环节的炭纤维力学性能,并测试了复合材料基本力学性能和观察了复合材料90°拉伸破坏试样断面形貌,最后结合上述实验结果对T700级炭纤维复合材料基本力学性能进行了对比与分析。结果表明,A-3K和A-12K炭纤维表面粗糙度大,炭纤维与树脂基体机械锚定力大,可在一定程度上提高复合材料界面黏结性能;T700SC-12K炭纤维表面光滑,准直度较高,耐磨性最好,预浸料制备过程中炭纤维损伤最小,炭纤维性能转化率最高,T700SC-12K/QY9611复合材料0°拉伸强度最高;A-12K/QY9611复合材料界面性能与A-3K/QY9611复合材料相当,但拉伸性能略低。     

聚酰胺胺改性碳纤维/尼龙复合材料制备及性能

为改善碳纤维增强尼龙复合材料(CFRPA)的加工流动性和力学性能,采用聚酰胺胺(PAMAM)树枝状高分子作为改性剂,通过熔融共混制备出碳纤维(CF)增强尼龙66(PA66)复合材料。采用DSC、万能试验机和SEM分别对改性后PA66的结晶行为、CFRPA的拉伸性能及微观组织形貌进行测试表征。结果表明,添加PAMAM可以极大地改善PA66流动性,有效降低CFRPA熔融共混时的黏度。PAMAM添加量为PA66的1wt%时,PA66的结晶度最大(为12.75%)。熔融指数(MFR)提高至112 g/10 min,较未改性的PA66的MFR增长了814.47%。对应的不同CF含量的CFRPA熔融共混时的平衡扭矩均有所降低,且CF可均匀地分布在PA66基体中,当CF含量为40wt%时,CFRPA的拉伸强度最高,为118 MPa。      

高强度—中密度纳米孔树脂基防隔热复合材料的制备与性能

针对新一代航天器长时防隔热-高气动剪切的防热需求,以杂化酚醛树脂为基体、纤维布/纤维网胎逐层针刺结构为增强体,通过溶胶-凝胶工艺,制备出一种中密度-高强度-防隔热一体化的纳米孔树脂基复合材料(IPC-90),系统研究了石英纤维(QF/IPC-90)和碳纤维(CF/IPC-90)对复合材料的微观结构、力学性能、静态隔热和烧蚀性能的影响,探讨了其在低-中-高温度下的烧蚀机制。结果表明：纤维布的引入使IPC-90具有优异的力学性能(拉伸曲强度>120 MPa,弯曲强度>90 MPa);纳米孔基体和纤维网胎的引入使IPC-90在中密度(～0.95 g/cm³)下具有较低的热导率(室温热导率依次为0.089 W/(m·K)和0.120 W/(m·K))。在1 000℃静态隔热试验中,两种材料均展现了较好的热稳定性和抗氧化性,其等效热导率分别为0.142 W/(m·K)和0.186 W/(m·K)。在2 000℃以下氧-丙烷烧蚀试验中,QF/IPC-90和CF/IPC-90的烧蚀主要由基体热解、炭化收缩引起,其1 600℃下的线烧蚀率依次为0.0208 mm/s和...     

The mechanical properties of insert-molded poly (ether imide) (PEI)/C fiber poly (ether ether ketone)(PEEK) composites

The mechanical properties of insert-molded poly(ether imide) (PEI)/carbon fiber poly(etheretherketone) (CF PEEK) have been examined. Bimaterial composite specimens were constructed by injecting CF PEEK into a mold containing one-half of a PEI tensile specimen. These PEI/CF PEEK composites retained much of their strength and dimensional integrity at temperatures as high as 200°C. Variations in test speed had little affect on breaking strains or stiffness. For two grades of PEI examined, properties were independent of the molecular weight of the PEI. Ultimate properties and fracture surfaces suggested good adhesion between the PEI and CF PEEK, possibly aided by miscibility between the two materials. The PEI/CF PEEK bimaterial composites behaved similarly to PC/CF PEEK specimens, but exhibited higher breaking stresses and moduli, both at room and elevated temperatures.     

碳纤维-AlN/聚醚醚酮复合材料的制备与性能

以聚醚醚酮(PEEK)为基体树脂、碳纤维(CF)和氮化铝(AlN)为填料,通过模压成型的方法制备了抗静电耐热型CF-AlN/PEEK复合材料。采用高阻计、导热系数测定仪、热失重、差示扫描量热仪和SEM研究了CF-AlN/PEEK复合材料的抗静电性能、热性能、力学性能以及降温速率对复合材料性能的影响,并探讨了后期热处理对力学性能的影响。结果表明:当CF和AlN的质量分数均为10%时,CF-AlN/PEEK复合材料的性能较优,其表面电阻率达到108 Ω,比PEEK的表面电阻率提高了6个数量级;导热系数为0.418 W·(m·K)-1,初始分解温度高达573℃;拉伸强度提高了40.4%;降温速率越低,复合材料的熔点越高;后期热处理会影响CF-AlN/PEEK复合材料的力学性能,在270℃下热处理2 h,其拉伸强度可达146 MPa,表明在生产过程中,加工温度是影响复合材料性能的因素之一。      

Flame retardant diglycidylphenylphosphate and diglycidyl ether of bisphenol-A resins containing Borassus fruit fiber composites

Natural fiber composites containing diglycidylphenylphosphate (DGPP) resin were prepared from DGPP, diglycidyl ether of bisphenol-A (DGEBA), and Borassus fruit fiber. Morphology, thermal, and mechanical properties of blends and fiber-reinforced composites were investigated. The tensile strength, flexural strength, and tensile modulus increased up to 10% addition of DGPP and decreased with high percentage of DGPP. The flexural strength of composites was increased up to 15% addition of DGPP due to good dispersion and toughening of DGPP in DGEBA. As observed by the SEM analysis, the matrix–fiber adhesion was poor in the case of 20% DGPP containing composites and failure occurred through fiber pullout whereas for composites with 5 and 10% of DGPP, interaction of fiber and matrix was strong and failure occurred through fiber breakage rather than fiber pullout. Addition up to 15% DGPP improved desired thermal and mechanical properties of these composites.     

连续石墨纤维增强铝基复合材料准静态拉伸损伤演化与断裂力学行为

针对连续石墨纤维增强铝基(CF/Al)复合材料,采用三种纤维排布方式的代表体积单元(RVE)建立了其细观力学有限元模型,采用准静态拉伸试验与数值模拟结合的方法,研究了其在轴向拉伸载荷下的渐进损伤与断裂力学行为。结果表明,采用基体合金和纤维原位力学性能建立的细观力学有限元模型,对轴向拉伸弹性模量和极限强度的计算结果与实验结果吻合良好,而断裂应变计算值较实验结果偏低。轴向拉伸变形中首先出现界面和基体合金损伤现象,随应变增加界面发生失效并诱发基体合金的局部失效,最后复合材料因纤维发生失效而破坏,从而出现界面脱粘后纤维拔出与基体合金撕裂共存的微观形貌。细观力学有限元分析结果表明,在复合材料制备后纤维性能衰减而强度较低条件下,改变界面强度和刚度对复合材料轴向拉伸弹塑性力学行为的影响较小,复合材料中纤维强度水平是决定该复合材料轴向拉伸力学性能的主要因素。     

Effect of surface treatment on performance of pineapple leaf fiber–polycarbonate composites

This research is to study the properties of pineapple leaf fiber reinforced polycarbonate composites (PC/PALF). Surface of pineapple leaf fiber (PALF) was pre-treated with sodium hydroxide (PALF/NaOH) and modified with two different functionalities such as γ-aminopropyl trimethoxy silane (PALF/Z-6011) and γ-methacryloxy propyl trimethoxy silane (PALF/Z-6030). The effects of PALF content and chemical treatment were investigated by Fourier transform infrared spectroscopy, scanning electron microscopy and mechanical testing. The modified pineapple leaf fibers composite also produces enhanced mechanical properties. Young’s modulus is the highest in the case of the PALF/NaOH composites. The PALF/Z-6011 composites showed the highest tensile strength and impact strength. In thermal property, the results from thermogravimetric analysis showed that thermal stability of the composites is lower than that of neat polycarbonate resin and thermal stability decreased with increasing pineapple leaf fiber content.     

Damping analysis of polyurethane/epoxy graft interpenetrating polymer network composites filled with short carbon fiber and micro hollow glass bead

A series of short carbon fiber (CF) and micro hollow glass bead (HGB) filled polyurethane (PU)/epoxy resin (EP) graft interpenetrating polymer network (IPN) composites were prepared. The damping properties, thermal stability properties as well as tensile and impact strength of IPN composites were studied systematically. Results revealed that the addition of short carbon fiber and micro HGB can significantly improve the damping properties of pure PU/EP IPN and can improve the thermal decomposition temperature. Mechanical tests showed that the tensile strength of the IPN composites could be improved after the incorporation of short carbon fiber and micro HGB, while the impact resistance of the composites was impaired after the addition of micro HGB. It is expected that the carbon fiber and micro HGB filled IPN composites may be used as structural damping materials.     

碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的制备与性能表征

为制备低电阻率的尼龙66基复合材料,以碳纤维和镍粉(Ni)填充尼龙66制备碳纤维-Ni/尼龙66高导电复合材料。研究填料表面改性和含量对碳纤维-Ni/尼龙66复合材料导电性能和力学性能的影响。结果表明:KH550改性碳纤维和Ni有助于降低碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率随着碳纤维和Ni含量的增加而减小,且碳纤维和Ni填充尼龙66的导电逾渗阈值均为20wt%,此时制备的碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的电阻率为455Ω·cm,熔融温度为202.2℃。碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度随着碳纤维或Ni含量的增加而先增大后减小。当Ni含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度在碳纤维含量分别为20wt%和10wt%时达到最大值,分别为98MPa和70 MPa;当碳纤维含量为20wt%时,碳纤维-Ni/尼龙66复合材料的弯曲强度和拉伸强度则在Ni含量为30wt%和20wt%时达到最大值,分别为120 MPa和67 MPa。     

低温暴露对碳纤维/环氧树脂复合材料拉伸力学性能的影响

针对低温暴露对碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料力学性能影响进行研究,对低温0℃、?20℃、?40℃、?60℃暴露100 h、200 h、300 h、400 h、500 h后,对CF/EP的复合材料拉伸力学性能影响展开研究,利用SEM电镜扫描分析损伤机制,根据试验结果提出了一种预测CF/EP复合材料低温暴露后剩余强度的预测公式。试验结果表明,在长时间低温暴露后,CF/EP复合材料拉伸强度随低温暴露时间的增长呈现出先增后降的趋势;低温暴露时间低于300 h时,CF/EP复合材料拉伸强度随温度下降先增后降,暴露时间高于300 h后,拉伸强度随温度下降逐渐降低;CF/EP复合材料拉伸弹性模量随低温暴露时间的增长呈现逐渐上升趋势,温度越低,上升趋势越明显。SEM结果表明,低温暴露后,纤维与环氧树脂黏结程度增强,有利于荷载传递,CF/EP复合材料拉伸强度增大,破坏形貌上表现为纤维上包裹更多树脂;长时低温暴露后,由于纤维与基体收缩系数不同导致微裂纹产生,在受到荷载时裂纹进一步扩散,不利于荷载传递,使拉伸强度下降,破坏形貌上表现为纤维成束凝集,纤维束间距增大。基于初始试验,本文提出了一种基于初始试验的CF/EP复合材料低温暴露后剩余强度预测模型,试验与预测结果吻合较好,由于考虑了同种材料在不同低温和暴露时间耦合作用下的等效作用,可减少相同材料在不同低温与暴露时间下的试验次数,因此具备一定参考价值。