纸浆模塑材料在不同加载条件下的力学特性

实验测量了纸浆模塑材料在不同加载条件下拉伸时的强度极限、弹性模量和泊松比等力学性能,同时给出了纸浆模塑材料的应力-应变曲线,为纸浆模塑缓冲包装结构的有限元分析和设计提供了基础数据.实验结果表明:当加载速率提高时,试件强度极限和弹性模量随之增加;当温度升高时,纸浆模塑材料的强度极限和弹性模量随之逐渐升高;当湿度升高时,纸浆模塑的强度极限和弹性模量随之降低.纸浆模塑材料单向拉伸时横向变形很小,且对温、湿度等环境因素影响敏感,泊松比的测量比较困难.数字图像相关测量方法具有灵敏度高、非接触、直接测量物体表面全场变形的特点,采用该测量方法解决了材料泊松比的测量问题.实验测得纸浆模塑材料泊松比为0.097.     

金红石型纳米TiO2对CaSO4晶须/PP-R树脂复合材料性能的影响

以金红石型纳米TiO2为添加剂改善了CaSO4晶须/PP-R树脂复合材料的各项性能,并研究了金红石型纳米TiO2对PP-R树脂的力学性能、耐热性能和紫外老化性能的影响.研究结果表明:由于纳米TiO2和CaSO4晶须的协同作用,添加纳米TiO2后可进一步提高CaSO4晶须/PP-R树脂复合材料的力学性能和耐热性能;金红石纳米TiO2的加入可以大幅度提高PP-R树脂的耐紫外老化性能,添加5%纳米TiO2后的CaSO4晶须/PP-R树脂复合材料经紫外辐射72 d后,其拉伸强度仅下降了0.36MPa,冲击强度仅下降了0.36kJ·m-2,熔融温度仅下降了5.4℃;而未添加纳米TiO2的CaSO4晶须/PP-R树脂复合材料的拉伸强度下降了1.96MPa,冲击强度下降了1.47kJ·m-2,熔融温度下降了18.6℃.     

温度对纸浆模塑制品静态抗压性能的影响

目的研究典型温度条件下纸浆模塑制品整体的静态抗压性能。方法在温度为5,23,40℃环境下对纸浆模塑材料进行含水率、弹性模量及整体静态抗压测试,并分析了制品整体的载荷-位移曲线。结果在温度40℃,湿度50%条件下,制品的第2次屈曲载荷相对较高,以40℃为基准,当温度为5℃,23℃时制品的第2次平均屈曲载荷分别降低16.7%,30.0%。结论 40℃时纸浆模塑制品的静态抗压性能相对较好。     

紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响

为分析紫外加速老化对聚碳酸酯力学和光学性能的影响,采用实验室荧光紫外灯源暴露实验法,研究聚碳酸酯透光率、黄色指数、拉伸性能和弯曲性能随紫外辐照时间和辐照强度的变化规律.结果表明,聚碳酸酯的透光率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,延长辐照时间和增加辐照强度导致材料黄色指数增加.红外光谱显示,紫外加速老化使得聚碳酸酯内部生成有色基团,影响材料光学性能.聚碳酸酯的拉伸强度和断裂伸长率随着辐照时间和辐照强度的增加而降低,紫外加速老化导致材料受辐照面产生微裂纹和孔洞等缺陷,拉伸作用会使微小缺陷扩展并引发断裂.当受压面为辐照面,聚碳酸酯的弯曲强度随着辐照时间的延长和辐照强度的增加而升高,辐照面缺陷在受压状态下不易扩展并且增加了材料表面刚度,使得弯曲强度提高.聚碳酸酯的拉伸模量和弯曲模量受老化时间和辐照强度影响较小,这是因为紫外加速老化对分子量影响较小.     

响应面法优化稻草模塑材料热压工艺参数

目的 探讨热压过程中压力、温度和湿纸胚含水率等因素对稻草秸秆纤维模塑包装材料主要力学性能的影响,确定各因素的权重及最佳工艺参数。方法 采用单因素试验法和响应曲面法,以裂断长和弯曲强度为评价指标,确定最佳工艺条件。结果 最佳热压工艺条件,热压温度为175 ℃,热压压力为6.9 MPa,湿纸胚含水率为70%,此时得到的平均裂断长为7697.93 m,弯曲强度为72.36 MPa,与理论裂断长7712.62 m、弯曲强度71.44 MPa接近,优化结果可信。热压过程中各因素对模塑包装材料裂断长和弯曲强度影响的大小为湿纸胚含水率＞热压压力＞热压温度。结论 过高的温度会造成半纤维素的热解,过高的压力会导致纤维的压溃,过高的含水率产生的能耗过高。适当的热压工艺参数能够降低能耗,保证模塑包装材料的品质及性能。     

全湿热场下碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能及寿命预测

以碳纤维/环氧树脂（T700/TR1219B）复合材料为研究对象,采用湿度场和温度场单一及耦合的方式,研究了不同湿热环境下其弯曲性能的变化,通过断口形貌和表面粗糙度表征,分析其湿热损伤机制。结果表明:T700/TR1219B复合材料的弯曲性能受湿度场和温度场影响明显,当吸湿率达到2%时,弯曲强度从干态的1 440.60 MPa下降到1 081.07 MPa;随温度的升高弯曲性能呈下降趋势,且在玻璃化转变温度T_g所在温度区间发生陡降,当环境温度为180℃时,弯曲模量和弯曲强度分别下降了71.18%和93.32%;高温高湿环境下弯曲性能陡降的温度区间前移,且性能衰减并非单一湿度场和温度场下衰减量的简单叠加。通过微观形貌分析发现,湿度场主要导致树脂水解脱黏,温度场下树脂形态破坏严重,而湿热耦合场对纤维与树脂均产生较大程度的损伤。考虑湿度场和温度及湿热耦合相关项,建立并验证了全湿热场下剩余弯曲强度模型,结合湿热老化时间、环境当量等参数提出T700/TR1219B复合材料的寿命预测模型。      

麦秸秆粉/PP木塑复合材料紫外线加速老化性能

以麦秸秆粉为填充材料(质量分数50%),以聚丙烯(PP)膜为基体材料,采用混炼模压成型制备麦秸秆/PP木塑复合材料,对其进行紫外线加速老化实验,对比研究不同填充材料的木塑复合材料老化前后的力学性能和颜色变化,用FTIR分析探讨了复合材料老化机制,用SEM观察其表面微观形貌。结果表明,紫外线加速老化会导致麦秸秆/PP复合材料力学性能降低,当老化时间小于960 h时,麦秸秆/PP木塑复合材料弯曲强度、拉伸强度下降幅度较小,老化时间大于960 h时,力学性能下降幅度较大,材料褪色明显; 老化1200 h其弯曲强度、拉伸强度、冲击强度分别下降67.2%、47.89%、32.41%; 麦秸秆纤维中羟基加速了PP的紫外光降解,最终材料表面出现明显裂纹,部分纤维剥落并伴随有PP粉化现象。     

废纸浆增强玉米淀粉基复合材料的制备及其力学性能研究

以甘油和尿素作为混合塑化剂、废纸浆为增强体,玉米淀粉、聚乙烯醇为基体,利用熔融共混法制备了废纸浆增强玉米淀粉复合材料。研究了混合增塑剂、废纸浆、水含量、氢氧化钠浓度对复合材料力学性能的影响。力学性能测试结果表明,甘油和尿素混合塑化剂对复合材料有反增塑作用,当甘油/尿素含量分别为10/20份时,拉伸强度最佳为10.26MPa;氢氧化钠浓度为4%时,复合材料综合力学性能最好;废纸浆对复合材料有增强作用,当含量为35份时,拉伸强度最佳为11.35MPa;随着含水率的增加,材料的拉伸强度降低,断裂伸长率先增加后降低;扫描电镜观察发现,甘油和尿素混合塑化剂能够增塑淀粉,很好的改善废纸浆和玉米淀粉之间的相容性。     

植物纤维增强PS木塑复合材料的性能研究

以木纤维、竹纤维和聚苯乙烯为主要原料,加入偶联剂、润滑剂、增塑剂等加工助剂,经挤出注塑制备聚苯乙烯/木纤维复合材料。研究了植物纤维种类和添加质量分数、偶联剂KH-550添加质量分数对PS木塑复合材料力学性能的影响。结果表明：木纤维和偶联剂的加入都使复合材料的力学性能呈先增大后减小的趋势。当木纤维添加质量分数为25%,偶联剂KH-550添加质量为木纤维添加质量的1.5%时,复合材料具有最大的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率,分别为30.2MPa,86MPa和8.74%,缺口冲击强度随木纤维添加质量分数的增加而减小。木纤维和竹纤维填充的两种复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度相差不大。     

紫外线对玻纤环氧乙烯基酯树脂基复合材料性能的影响

对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料在温湿环境下进行了人工紫外加速老化实验,并进行了拉伸、弯曲等试验,分析了试件紫外老化后的质量损失率、巴氏硬度、弯曲破坏形态以及力学性能的演变规律,并利用SEM观察了试样表面老化前后的形貌变化.研究表明:紫外线照射后试样的表面泛黄,且随照射时间的延长颜色不断加深;试样拉伸和弯曲性能以及巴氏硬度在紫外老化前期有所上升,160 h后开始下降;质量损失率随着紫外光照射时间的延长而逐渐增大;紫外老化后试件的弯曲破坏过程与未老化试件一致;随着老化周期的增加,孔隙量和韧性发白光带数量增加,呈现出明显的片层状海浪花样.     

微胶囊红磷阻燃木塑复合材料的性能研究

目的制备微胶囊红磷阻燃木塑复合材料,研究微胶囊红磷添加量对其力学性能、耐热性能和阻燃性能的影响,并扩大其应用范围。方法以微胶囊红磷为阻燃剂,将其添加到低密度聚乙烯、线性低密度聚乙烯和木粉三元复合体系中,采用二次挤出造粒和注射成型法制备阻燃试样。研究材料的力学性能、耐热性能、应力破坏行为,确定材料的阻燃级别。结果与未添加微胶囊红磷的木塑材料相比,当微胶囊红磷添加量(质量分数)达到10%时,材料的冲击强度由17.4 kJ/m2提高到19.0 kJ/m2,抗拉强度由19.53 MPa提高到21.7 MPa,断裂伸长率提高了58.7%,初始分解温度提高了73.17℃,阻燃达到V-0级,氧指数达到28.7%。结论随着微胶囊红磷含量的增加,木塑复合材料的冲击强度、抗拉强度和断裂伸长率变大,初始分解温度提高,阻燃耐热性能变好;材料阻燃剂的添加量低,综合性能优良,在包装、建筑、家具等领域具有广泛应用前景。     

升温速率对2219铝合金蠕变时效行为的影响

研究2219铝合金在蠕变时效成形过程中,升温速率对其蠕变行为及力学性能的影响规律。实验模拟构件在热压罐中的升温条件,降低材料的升温速率(0.75℃/min),延长其升温时间至4h(某典型构件真实蠕变时效升温时间),分别在0,150,210MPa 3种应力条件及不同的时效时间下进行蠕变实验,并对材料拉伸力学性能和微观组织(TEM)进行分析。结果表明:对比在材料尺度下0.5h的升温条件(5.5℃/min),升温速率的降低,在一定程度上提高了材料的力学性能,并且延长了材料强度达到峰值的时间;铝合金析出相的形状因子随着时效时间呈现先增长,到达峰值后下降的趋势;降低升温速率,材料在升温阶段即已发生了显著蠕变形变,在150MPa和210MPa应力条件下升温阶段的蠕变量分别占总蠕变量的29.28%和21.56%,且蠕变变形量和稳态蠕变速率会随着应力的升高而增加;由此,基于材料尺度(标准蠕变试样)的蠕变时效研究,用于表征构件尺度蠕变时效行为时,须进一步考虑升温速率对其成形及性能演变的影响。     

金属粉末注射成形钛合金工艺研究

为了探究保障最终产品性能满足ASTM标准的粉末注射成形工艺,本文采用金属粉末注射成形方法,以德国Basf公司提供的喂料为原料,通过对注射参数优化获取1组最优注射工艺参数,用于后续脱脂及烧结工艺。利用拉伸、弯曲等力学实验,扫描电镜、金相光学显微镜等表征方法对材料的力学性能及微观结构进行表征,研究了注射、脱脂和烧结工艺参数对生坯性能、生坯失重率及烧结件力学性能等的影响。研究表明,在1350℃保温4 h的条件下,制备的烧结件的屈服强度为882 MPa,极限抗拉强度为971 MPa,伸长率8.21%,相对密度98%。烧结样件微观结构表征表明,烧结过程发生了β相变,得到了含有较大尺度α片层束的魏氏体组织,因而强度较高,塑韧性略低。     

早期温湿度条件对柠檬酸改性硫氧镁胶凝材料性能的影响及机理

为了确定柠檬酸改性硫氧镁(CMOs)胶凝材料的早期温湿度稳定性,分别研究了早期养护温湿度对其力学性能及耐水性能的影响,并采用SEM、XRD及TG测试技术对其影响机理进行了分析。结果表明:CMOs早期力学性能和耐水性随着早期养护温度升高先提高后降低,35℃左右其3d抗折强度达到最大值10.4 MPa,3d抗压强度达到最大值68.0 MPa,浸水46d后软化系数达到0.9;而后期力学性能和耐水性则随着早期养护温度的提高有不同程度的降低;结果还发现相同早期养护温度时早期饱水养护大大降低CMOs的力学性能和耐水性。同时微观结构分析表明,早期养护温度的升高可以使CMOs水化反应更充分,结构相对比较致密,从而使其早期力学性能有明显提高,但水化后期CMOs结构稳定性随着早期养护温度的升高而明显降低,从而导致其后期强度有不同程度的降低。     

Mechanical property and hydrothermal aging of injection molded jute/polypropylene composites

This study discussed the effects of jute fiber content and hot water immersion on the tensile properties of jute fiber reinforced polypropylene (PP) composites. The jute/PP composite with different fiber contents was molded by injection molding by dry-blending of jute/PP and neat PP pellets in various mix ratios. Firstly, the quasi-static tensile test was performed. Then the specimens were aged in hot distilled water at 80 °C. After the fixed periods of aging, the changed weight and the tensile properties were investigated. It is found that with the increase of the jute fiber content, the tensile modulus is increased lineally. However, referring to the tensile strength, it is increased firstly followed by a decreased when the jute weight percent is over 30. Additionally, it is found that the weight gain by water absorption was significantly affected by the fiber content. The specimens with the jute fiber content of or over 30 wt% absorbed water easily and significant material loss by aging was also occurred. The tensile strength after aging decreased remarkably in these specimens with the jute fiber content of or over 30 wt%, and all the jute/PP composites showed the lower strength than neat PP after the aging of 1000 h. It is considered that the hydrophilic property of natural fiber decreases the resistance of the composite in humidity environment.     

中间相沥青制备高密度高强度炭/石墨材料

以在不同氧化温度下制备的氧化中间相沥青为原料制备了具有不同密度的炭/石墨材料, 根据对样品物理性能和微观结构的研究得出最佳的工艺条件. 以150MPa压制的坯体经过2200℃石墨化后得到具有高密度(2.02g/cm³)、低孔率(2.03%)、大体积收缩(44.86%)、高的弯曲强度和压缩强度(70.3和123.3MPa)的样品. 该样品具有均匀致密的结构. 实验证明, 氧化中间相沥青是制备高性能炭石墨材料良好的前驱体.     

聚丙烯腈基预氧丝毡复合材料的力学性能研究

为了制备拉伸和弯曲性能良好的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料,研究了聚丙烯腈基预氧丝毡含量和固化温度对复合材料拉伸和弯曲性能的影响,优化出力学性能最佳的聚丙烯腈基预氧丝毡/环氧树脂复合材料制备方法,并拍摄了复合材料拉伸断口的SEM图像.研究表明:当聚丙烯腈基预氧丝毡含量为15%时,其纵向和横向的拉伸断裂载荷达到最大值,分别为1 643.73和1 235.72 MPa;同时纵向和横向弯曲强度也达到最大值,分别为64.39和53.06 MPa;复合材料的SEM图像显示,纵向拉伸断口处有少量裸露纤维,其分布方向与针刺毡铺网方向一致.     

不同生物质纤维及其添加量对PBAT复合材料结构与性能的影响

目的 将生物质纤维材料芦苇、黄麻和纸浆引入聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)中,通过高速共混机制备高性能的硬质可生物降解复合材料。方法 研究不同生物质纤维及其添加量对复合材料结构、性能、生物降解性的影响。结果 PBAT/生物质纤维复合材料的弯曲模量和强度得到明显提升。在3种复合材料中,PBAT/纸浆复合材料表现出最佳的力学性能和热稳定性,通过简单混合PBAT和质量分数为60%的纸浆,其弯曲模量、弯曲强度可分别达到(1 055±35)、(12.46±1.10)MPa。降解试验结果表明,复合材料的降解速率显著高于PBAT的降解速率,并且与生物质纤维的吸水性及尺寸有关。结论 经大尺寸生物质纤维填充PBAT得到的硬质可降解复合材料的综合性能优异,为发展绿色可降解硬质包装及包装填充物材料提供了科学思路和技术依据。