环氧树脂复合泡沫塑料的制备及其拉压性能

使用万能试验机对粉煤灰微珠/环氧树脂复合泡沫塑料进行拉伸和压缩实验,并用扫描电镜(SEM)观察其断面形貌,研究了微珠含量、微珠粒径以及级配比例对复合泡沫塑料拉伸和压缩性能的影响。结果表明,随着微珠含量的增加复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度都表现出先升高后下降的趋势,且在填充量为15phr时达到最大,其拉伸强度和压缩强度比纯环氧树脂分别提高了9.15%和6.86%。在填充量相同的条件下,微珠的粒径越小复合泡沫塑料的拉伸和压缩强度越高。填充小粒径微珠(20μm)比填充大粒径微珠(250μm)复合泡沫塑料的拉伸强度和压缩强度分别高158.41%和19.96%,拉伸模量和压缩模量分别高32.77%和73.59%。不同粒径微珠级配填充环氧树脂复合泡沫塑料的拉伸和压缩性能主要受小粒径微珠含量的影响,小粒径微珠含量越高其拉伸和压缩强度越高。     

粉煤灰空心微珠的高附加值应用研究

研究了粉煤灰空心微珠(2μm和5μm)用于聚物材料时,其对复合材料综合性能的影响。研究结果表明,当空微珠填充量在0～30%之间时,空心微珠/PP复合材料的常温和低温下的缺口冲击强度、拉伸性能、弯曲性能显著提高,复合材料的热性能同时也得到了提高。此外,还研究了空心微珠/UPVC复合材料的流变性能,超空心微珠加入到硬质PVC管材中,可以明显改善PVC硬管的加工流动性能,显著缩短塑化时间,降低最大扭。粉煤灰空心微珠加入到航天器环氧树脂和玻璃纤维/环氧树脂复合材料时,可以明显改善其抗原子氧剥蚀性,且其抗原子氧剥蚀性能随着空心微殊填加量的增加而提高。     

粉煤灰微珠填充环氧树脂复合涂层耐磨性能的研究

制备了粉煤灰微珠/环氧树脂复合材料涂层,并利用JM-V型磨耗仪对涂层材料进行了磨损试验,研究了粉煤灰微珠含量、微珠粒径以及试验负载和速度对复合涂层耐磨性能的影响。结果表明,随粉煤灰微珠含量的增加,涂层的耐磨性呈先增加后下降的趋势,当填充的微珠质量分数为15%时,复合材料涂层的耐磨性最佳。随微珠粒径的增大,微珠在磨损过程中更加容易破碎,导致复合材料涂层的耐磨性随之下降。对比不同载荷和速度下复合材料涂层的磨损试验结果发现,随负载的增加,复合材料涂层的耐磨性降低;加快试验速度,涂层材料的磨损量也随之变大。     

空心玻璃微珠填充环氧树脂复合材料力学性能

对不同填充质量比的改性空心玻璃微珠(HGB)/环氧树脂复合材料进行了拉伸、压缩准静态实验。研究了改性空心玻璃微珠不同填充量对复合材料密度、弹性模量、拉伸强度和压缩强度的影响, 并分析其应力松弛。实验发现, 材料的各项数据随填充比增加均有所降低。空心玻璃微珠的填入使材料表现出脆性破坏, 但破坏前有较大的变形, 破坏后回弹率大, 说明玻璃微珠的填充增强了材料的弹性。HGB/环氧树脂复合材料具有明显的应力松弛现象, 且填充比越高, 应力松弛速率越大, 可见HGB/环氧树脂复合材料具有明显的黏弹性。      

粉煤灰空心微珠改善聚合物材料性能的试验研究

粉煤灰空心微珠是从热电厂粉煤灰中精选出来,并进行了除铁、除碳、去杂质等工艺处理而得到的一种新型多功能材料.它可以作为填料填充到聚合物材料中,并改善复合材料的性能.本文中研究了空心微珠作为聚丙烯和硬质聚氯乙烯树脂的填料时,对复合材料综合性能的影响.所用粉煤灰空心微珠颗粒的粒径是2μm和5μm.研究结果表明,当空心微珠填充量在0～30%(质量分数)之间时,空心微珠/PP复合材料的常温和低温下的缺口冲击强度、拉伸性能、弯曲性能都显著提高,复合材料的热性能同时也得到了提高.此外,还研究了空心微珠/UPVC复合材料的流变性能,超细空心微珠加入到硬质PVC管材中,可以明显改善PVC硬管的加工流动性能,显著缩短塑化时间,降低最大扭矩.     

颗粒级配对乙烯基酯树脂/石墨复合材料性能的影响

以天然鳞片石墨为导电填料,乙烯基酯树脂为粘接剂,通过模压成型制备了乙烯基树脂/石墨复合材料用于研究填料粒径及粒径分布对其性能的影响。通过振磨法自制了不同粒径的小尺寸石墨,研究导电填料级配时不同粒径配比及小尺寸石墨含量对复合材料导电性能和弯曲性能的影响。研究发现,石墨粒径越大,复合材料的电导率越高,但其弯曲强度越低;级配粒径比(d/D)为0.215,且小尺寸石墨含量占总量的质量百分数为5%时,制得的乙烯基酯树脂/石墨复合材料的综合性能最好。     

考虑界面的空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的力学性能仿真分析

建立了空心玻璃微珠随机分布的环氧树脂复合泡沫材料代表体元模型,采用内聚力单元模拟界面。研究了玻璃微珠相对壁厚、体积分数对复合泡沫材料应力-应变曲线和屈服强度的影响,分析了空心玻璃微珠相对壁厚不同时,复合材料中的应力分布差异;还研究了界面强度对复合泡沫材料强度和应力分布的影响。研究表明,考虑界面时的数值模拟结果与相关文献的实验数据较为符合。玻璃微珠相对壁厚存在一个约为0.06的临界值,当相对壁厚小于临界值时,复合材料的屈服强度随微珠含量增加而减小;反之,则随微珠含量增加而增加。微珠相对壁厚不同,复合材料中的应力分布差异较大。界面对复合材料强度和应力分布具有重要影响,复合材料屈服强度与弱界面含量基本呈线性相关,界面弱化会使得微珠周围基体的应力分布规律变化较大。     

废胶粉/空心玻璃微珠改性环氧树脂的结构与性能

研究了微波辐射改性废胶粉(WRP)、偶联剂改性空心玻璃微珠(HGM)对环氧树脂复合材料的结构和性能的影响.采用差示扫描量热、热重分析等方法进行测试和表征,用扫描电镜观察了复合材料的断面形态.结果表明,少量合适粒径的改性WRP可以提高环氧树脂复合材料的冲击强度,适量的改性HGM可以提高复合材料的T<,g>和弯曲强度,并改...     

浸泡腐蚀对玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

制备了不同纤维质量分数的玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲试验研究了纤维质量分数对复合泡沫材料力学性能的影响。将复合泡沫材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡,研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响,并结合扫描电镜照片分析其原因。研究表明:纤维质量分数越高,玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的吸湿率越大,且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维质量分数增加而增大,当纤维质量分数为10%时达到最大,比未添加纤维的试件增强了51%,之后则随纤维质量分数增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能,其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。     

树脂基深水浮力材料压缩性能研究

为探究空心微珠填充量对树脂基深水浮力材料压缩性能的影响以及材料压缩破坏机理,基于Mori-Tanaka及Turesanyi方法对空心微珠填充环氧树脂基深水浮力材料的有效弹性模量及压缩强度进行了理论预测.制备了空心微珠填充环氧树脂基深水浮力材料,对不同空心微珠填充比的材料体系进行了单轴压缩试验,并通过扫描电镜观察了材料断裂面微观形貌.结果表明:随着空心微珠填充量增加,材料体系耐压强度降低,模量上升,且实验结果与理论预测吻合情况较好;空心微珠破损是深水浮力材料破坏的根本因素.     

Reinforcing hydroxyapatite/thermosetting epoxy composite with 3-D carbon fiber fabric through RTM processing

Bioactive ceramic/polymer composites have been developed in the orthopaedic field in recent years. In this work, three-dimensional (3-D) carbon fiber fabric is used to reinforce hydroxyapatite (HA)/thermosetting epoxy composite and epoxy resin through resin transfer molding (RTM) processing. It is found that the 3-D carbon fiber fabric can be impregnated with epoxy and HA-containing epoxy resin, and HA is distributed gradually along the depth direction in fiber-reinforced HA/epoxy composite, although HA is dispersed evenly in epoxy resin by surface modification of silane coupling agent. The impact toughness and flexural strength of fiber-reinforced epoxy and fiber-reinforced HA/epoxy composites are much higher than those of epoxy and HA/epoxy composite. The impact toughness of both fiber-reinforced composites decreases while the flexural strength and the flexural modulus increase with fiber volume ratio. The impact toughness of the fiber-reinforced HA/epoxy composite is higher, while the flexural strength and modulus are lower than those of the fiber-reinforced epoxy composite at the same fiber volume ratio. The flexural strength of the both composites is higher than, and their flexural modulus is close to, those of the human cortical bone. The in vitro cytotoxicity test with L929 fibroblasts shows that the addition of HA diminished the toxicity of epoxy resin.     

Excellent flexural properties of aminimide-cured epoxy resin as a matrix for mica-dispersed polymer composites

The flexural behaviour of mica-dispersed epoxy resin composites has been examined. The flexural strength and flexural modulus have been determined as a function of the volume fraction of mica flakes (V _f) for both aminimide-cured epoxy resin matrix and a conventional epoxy resin reference matrix. On the basis of microscopic observation of fractured surfaces, the effect of improving the particle-matrix interface has been analysed using the modulus reduction factor (MRF) in a modified form. It is found that there is a steady increase in the flexural modulus with the volume fraction of mica flake for the aminimide-cured epoxy resin matrix. In contrast, the increase in flexural modulus levels off at a high content of filler for the reference samples. It is noteworthy that the intact mica flakes without surface treatment exhibit a substantial reinforcing effect on the flexural strength in the case of aminimide-cured epoxy resin composites. A further surprise is the difference among the curing agents used. The reference epoxy resins behave just like conventional matrix resins, exhibiting 30 to 40% reduction in the flexural strength when a small fraction of mica is added. These superior properties of the matrix resin for the composites are ascribed to the characteristics of aminimide-cured epoxy resins such as hardness, toughness, and excellent adhesivity.     

苎麻纤维复合材料医用夹板的开发及智能化

以脱胶苎麻精干麻为增强材料,以环氧树脂和聚丙烯(PP)为树脂基体,分别制备出纤维含量不同的复合材料板。经测试分析发现,纤维含量的变化导致两种基体复合材料的压缩、弯曲以及剪切强度呈现不同的变化趋势。在纤维含量相同时,苎麻/PP较苎麻/环氧树脂复合材料的力学性能总体偏差,强度增量较低,纤维抽拔效果明显,断面破坏程度大,最终确定纤维含量在20%(体积分数,下同)时的苎麻/环氧树脂复合材料最适于制作医用夹板。在苎麻/环氧复合材料板上安装粘贴柱状硬块的传感器,实验证明测试结果可以达到理想的目的和要求。     

T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料自然老化性能与机制

为验证复合材料的耐久性,对T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料经自然老化后的微观形貌、表面元素含量、热性能与力学性能等进行了研究。结果表明: 在光氧老化与热氧老化的共同作用下,T700碳纤维增强EP-A环氧树脂基（T700/EP-A）复合材料表层树脂将发生老化降解,并且随自然老化时间的延长,T700/EP-A复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低,未老化试样的玻璃化转变温度为207℃,经过自然老化处理3年后,其玻璃化转变温度降低为180℃,延长自然老化时间至5年时,其玻璃化转变温度进一步降低至172℃。而自然老化过程对复合材料力学性能可能同时存在着增强效应与损伤效应,因此造成了T700/EP-A与T700/EP-B复合材料的不同力学性能表现出相异的变化趋势。随自然老化时间延长,T700/EP-A与T700/EP-B复合材料纵向拉伸强度表现出先升高后降低的趋势,纵向弯曲强度表现出逐渐升高的趋势,纵向压缩强度与层间剪切强度存在波动,未呈现出明显变化。      

孔隙微观特征对碳纤维/环氧树脂复合材料横向拉伸强度的影响

通过有限元方法研究了相同孔隙率下孔隙的分布、尺寸和形状等微观特征对碳纤维增强环氧树脂复合材料单向板横向拉伸强度的影响。首先使用Matlab对复合材料微观图像进行处理,提取孔隙的半径分布。然后通过C++编写多种孔隙随机分布算法,包括可以生成不同分布孔隙、不同尺寸孔隙以及不同形状孔隙的随机分布算法。最后通过Python参数化生成代表性体积单元（RVE）,用有限元方法研究相同孔隙率下孔隙的分布、尺寸和形状对碳纤维/环氧树脂复合材料单向板横向拉伸强度的影响。研究结果显示,孔隙率相同时,碳纤维/环氧树脂复合材料的孔隙形状对横向弹性模量的影响较大,孔隙尺寸和形状对横向拉伸强度有较大的影响。     

Mechanical and thermal characterization of epoxy composites reinforced with random and quasi-unidirectional untreated Phormium tenax leaf fibers

The present work investigates tensile and flexural behavior of untreated New Zealand flax (Phormium tenax) fiber reinforced epoxy composites. Two series of laminates were produced using the same reinforcement content (20 wt%), arranged either as short fibers or quasi-unidirectional ones. Composites reinforced using quasi-unidirectional fibers showed higher modulus and strength both in tensile and flexural loading, when compared to neat epoxy resin. Short fiber composites, although still superior to epoxy resin both for tensile and flexural moduli, proved inferior in strength, especially as concerns tensile strength. These results have been supported by scanning electron microscopy (SEM), which allowed characterizing fiber–matrix interface, and by acoustic emission (AE) analysis, which enabled investigating failure mechanisms. In addition, thermal behavior of both untreated phormium fibers and composites has been studied by thermogravimetric analysis (TGA), revealing the thermal stability of composites to be higher than for phormium fibers and epoxy matrix alone.     

竹炭/酚醛树脂复合导电材料的制备与性能

以碳化温度为900 ℃的竹炭为导电骨料、 酚醛树脂为黏结剂、 炭黑为添加剂, 采用模压成型法制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料。考察了竹炭的粒度、 酚醛树脂用量、 炭黑用量、 成型压力及固化温度等工艺因素对竹炭/酚醛树脂复合导电材料导电性和抗弯强度的影响。结果表明: 随着酚醛树脂用量的增加, 复合材料的抗弯强度增大, 电导率先增大后减小; 增加成型压力可同时提高复合材料的电导率和抗弯强度; 增大竹炭粉粒的粒径、 增加炭黑用量、 提高固化温度有利于改善复合材料的导电性, 但会不同程度地改变复合材料的力学性能。制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料的最佳工艺条件为: 竹炭粒度≤75 μm, 树脂用量30%, 炭黑用量7.5%, 成型压力280 MPa, 固化温度180 ℃。      

Plasma surface modification of advanced organic fibres

Aramid and extended-chain polyethylene fibres have been treated in ammonia and oxygen plasmas in order to enhance adhesion to vinylester resins and thereby improve fibre/resin interfacial properties in composites made from these materials. For both aramid/vinylester and extended-chain polyethylene/vinylester composites, the plasma treatments result in significant improvements in interlaminar shear strength and flexural strength. Extended-chain polyethylene/vinylester composites also exhibit increased flexural modulus. Scanning electron and optical microscopic observations have been used to examine the microscopic basis for these results, which are compared with results previously obtained for aramid/epoxy and extended-chain polyethylene/epoxy composites. It is concluded that the increased interlaminar shear and flexural properties of vinylester matrix composites are due to improved wetting of the surface-treated fibres by the vinylester resin, rather than covalent chemical bonding.     

快速固化碳纳米管/苎麻纤维/环氧树脂复合材料层板的制备与性能

针对植物纤维/树脂基复合材料高性能化问题,本研究以羟基化碳纳米管/无水乙醇分散液预先浸渍苎麻纤维织物,得到了碳纳米管分散均匀的碳纳米管/苎麻纤维多尺度复合织物,并进一步以快速固化环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂灌注成型工艺(VARI)制备了碳纳米管改性的苎麻纤维/环氧树脂基复合材料层板(PRFC)。研究结果表明,相比未采用碳纳米管改性的苎麻纤维/环氧树脂复合材料(RFC),PRFC的弯曲强度提高14.7%,冲击强度提高20.9%。相比碳纳米管预先分散于环氧树脂基体中制备的碳纳米管改性苎麻纤维/环氧树脂复合材料(MRFC),PRFC的力学性能提高更显著。同时,PRFC的吸湿性能比MRFC和RFC的明显降低。