纤维增强环氧复合材料的激光和等离子体涂装前处理技术

为了提高涂料在玻纤增强复合材料表面的附着力,以激光和等离子体表面改性技术对纤维增强环氧复合材料进行了涂装前处理,采用三维体式显微镜、接触角测试仪和表面粗糙度仪研究了前处理对复合材料表面形貌、水接触角及表面粗糙度的影响。结果表明:激光处理能明显改变材料表面形貌,增加表面水接触角和表面粗糙度,等离子体处理对材料表面形貌和表面粗糙度的影响较小,接触角与处理次数、处理功率和处理后时间的变化有关。     

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。     

紫外辐照对玻纤增强树脂基复合材料冲蚀性能的影响

为了探讨紫外老化对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料冲蚀性能的影响,对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基复合材料进行人工紫外加速老化试验,并对不同老化时间下试样进行冲蚀;采用扫描电镜、红外光谱仪及差式扫描仪研究了老化前后材料表面形貌、化学结构以及玻璃化转变温度的变化,并分析了不同老化时间对试样巴氏硬度、质量损失率及冲蚀失重率的影响.结果表明：随着老化时间的增加试样表面发黄现象逐渐加剧,并出现树脂基体的开裂、剥离及纤维暴露;紫外老化7 d后试样的抗冲蚀性能提升了5.3%、巴氏硬度上升3%,但老化56 d后试样抗冲蚀性能下降了15.1%、巴氏硬度下降14.6%;老化56 d后试样玻璃化转变温度上升9.3 ℃.紫外老化是一个由表及里的过程,首先造成表层树脂性能的下降;紫外老化引起树脂基体的分解、玻璃纤维与树脂基体界面的脱黏、树脂基体的脆化,进而导致材料抗冲蚀性能的下降.     

彩色木塑复合材料的老化性能

向桦木粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料中添加白色、黄色和红色着色剂,采用热压成型工艺制备彩色木塑复合材料。研究着色剂种类及含量对木塑复合材料力学性能和表面颜色的影响,同时分别考察彩色木塑复合材料在户外自然老化和紫外光加速老化箱中的老化情况,分析讨论其老化机制。结果表明:添加着色剂可提高木塑复合材料的力学性能,改善材料的外观颜色;木塑复合材料的力学强度和总色差随着色剂用量的增加而逐渐增大,当着色剂用量为3.5wt%时,复合材料的性能达到最佳;木塑复合材料经老化实验后表面褪色明显且力学强度显著降低,但自然老化后其性能下降更明显。这主要是因为木塑复合材料在老化过程中,不仅受到紫外光的照射发生了光降解,而且长期被雨水冲刷导致材料表面的桦木纤维及着色剂大量剥落,降低了材料界面结合强度,从而导致材料性能明显下降。     

不同环境因素作用下玻纤/环氧乙烯基酯复合材料的冲蚀行为

为探究环境因素对玻璃纤维增强环氧乙烯基酯树脂基(GF/EVE)复合材料性能的影响,对其进行了湿热和碱腐蚀老化试验,通过对不同老化时间下GF/EVE复合材料吸湿率、微观形貌、表面元素含量、表面化学结构及冲蚀失重率变化的分析,探讨了GF/EVE复合材料在湿热环境和碱腐蚀介质中的老化机理以及不同老化时间下的抗冲蚀性能变化.结果表明:随着老化时间延长,吸湿率增大,且碱性介质中的吸湿率较湿热环境大;在水分子及腐蚀介质的扩散作用下,树脂基体发生塑化、水解,纤维/基体界面出现脱黏,纤维表面腐蚀降解;同时老化造成树脂分子链断裂,交联密度降低,导致树脂初始分解温度下降;湿热和碱腐蚀老化初期冲蚀失重率分别下降了3. 2%和1. 8% ,老化结束后分别增加了17. 6%和20. 8% .     

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。      

紫外-湿热老化对天然纤维增强复合材料力学性能的影响(英文)

用热压成型的方法制作了天然纤维(剑麻,红麻)增强酚醛复合材料,并测试和比较了紫外老化前后复合材料的力学性能。同时,也研究了表面处理对天然纤维增强复合材料力学性能的影响。结果表明,天然纤维复合材料的力学性能随着老化而不断下降。最后,引入了一个半经验模型来对天然纤维增强复合材料的服役行为进行了预测。     

高性能无溶剂低表面处理涂料

带油涂装是低表面处理涂料中的一个难题,从环保方面考虑,开发无溶剂的低表面处理涂料非常重要.研制了一种可以在带油带锈表面和一定潮湿环境下涂装的新型高性能无溶剂低表面处理涂料,探讨了固化剂体系、颜基比、附着力促进剂、环境温度等对涂料力学性能和耐蚀性的影响.结果表明:涂膜柔韧性1 mm,耐冲击性≥45cm,各种附着力均大于8...     

纳米TiO2对木纤维/聚丙烯复合材料抗紫外老化性能的影响

木塑复合材料作为室外建筑装饰材料时,暴露在紫外光的照射下,易老化导致其力学性能降低、使用寿命减少。将具有高效紫外线屏蔽能力的金红石型纳米TiO₂经硅烷偶联剂KH-570表面改性后,与木纤维(WF)、聚丙烯(PP)等制备了TiO₂-WF/PP复合材料。对TiO₂-WF/PP复合材料进行了人工加速紫外老化,并利用FTIR、TG、SEM、力学性能分析、颜色变化分析等手段,探究了纳米TiO₂对WF/PP复合材料抗紫外老化的影响。结果表明:改性纳米TiO₂粒子在WF/PP复合材料中均匀分散,无明显团聚,且其加入显著提高了复合材料的热稳定性;TiO₂-WF/PP复合材料随着老化时间的延长,力学性能下降相对较小且颜色变化较小。当纳米TiO₂的质量分数为2 wt%~3 wt%,老化2 000 h时后,TiO₂-WF/PP复合材料的拉伸强度、冲击强度仅分别下降10.0%和12.6%;未加入纳米TiO₂颗粒的WF/PP复合材料,则分别下降20.2%和22.6%。      

均聚聚丙烯在干热环境中耐候性能及结构表征

以吐鲁番户外暴晒场为聚丙烯(PP)及耐候性PP的自然老化试验点,连续暴晒12个月。在室外暴晒过程中,研究了材料的断裂伸长率和冲击强度、表面微观形态和元素组成、相对分子质量及其分布的变化,分析了防老化助剂对聚丙烯耐老化性能的影响。结果表明,试样PP-0暴晒90 d后断裂伸长率和冲击强度保持率分别降至6.4%和5.6%,氧元素增加了23.21%,重均相对分子质量从24.2万降至8.07万,表面出现大量宽度为3.05μm的裂纹。而耐候改性的PP-3试样中防老化助剂能够起到协同后补作用,抑制热氧光对PP的降解老化速度,从而提高聚丙烯的使用寿命。     

溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料力学性能的影响

以异丙醇(I)为溶剂、 六次甲基四胺(H)为催化剂, 配制间苯二酚(R)-糠醛(F)的醇溶胶, 经浸渍纤维预制件、凝胶老化、超临界干燥和炭化制得碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料。研究了溶胶配比对碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料密度、微观结构和力学性能的影响规律。结果表明:随着异丙醇与间苯二酚物质的量之比增大, 碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度逐渐降低, 基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径增大, 大孔数量增多, 碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度降低。当异丙醇与间苯二酚物质的量之比由18增加到28时, 压缩强度由2.498 MPa(应变10%)降至0.716 MPa(应变10%), 拉伸强度由2.019 MPa降至1.001 MPa, 弯曲强度由3.984 MPa降至1.818 MPa。随着六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比增大, 碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度先增大后减小, 基体炭气凝胶内及与碳纤维形成的界面内孔径先减小后增大, 大孔数量先减少后增加, 碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的强度先增大后减小。当六次甲基四胺与间苯二酚物质的量之比为0.008 5时, 碳纤维增强炭气凝胶隔热复合材料的密度最大, 强度最大, 其压缩强度为1.066 MPa(应变10%), 拉伸强度为1.256 MPa, 弯曲强度为3.556 MPa。      

玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层界面的Ni颗粒强化工艺

针对玻璃纤维/环氧树脂复合材料与镀层结合界面强度低的问题,基于复合材料/镀层间的机械互锁原理及传统塑料基体化学镀工艺,提出通过增强颗粒的桥接作用,增加含有增强颗粒的过渡层来强化镀层界面的复合材料金属化方法。对金属化后的玻璃纤维/环氧树脂复合材料试件采用拉伸试验法测量镀层的结合强度,并通过截面和断面的显微观测,分析了增强颗粒对于镀层界面的强化机制;同时获得了玻璃纤维/环氧树脂复合材料表面粗糙度和增强颗粒质量分数对含有过渡层的镀层结合强度的影响规律。结果表明:采用上述金属化方法可以显著提高镀层的界面强度,与传统的金属化工艺制备试件相比,玻璃纤维/环氧树脂复合材料在不同表面粗糙度下,镀层结合强度平均提高161%;同时,镀层的结合强度随着增强颗粒质量分数的增加,呈现先增大后减小的趋势,当增强颗粒的质量分数为50%时,镀层的结合强度达到最大。      

废旧线路板粉料/玻璃纤维增强复合材料研制

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料与玻璃纤维作为增强材料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。研究了模压工艺参数以及废弃物粉末填料配比等对复合材料力学性能的影响规律,并初步展望了废弃物复合材料的应用。结果表明,随着模压温度、压强、模压时间和填料含量的增加,复合材料的弯曲强度先升高后降低;在优化的模压工艺参数条件下,用废弃粉体与短切玻璃纤维作为组合增强体,制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉体作为增强体的力学性能,其弯曲强度和冲击强度可达150MPa、18kJ/m2。     

混杂短纤维增强尼龙1010的热水老化

本文研究了经80℃热水老化2600小时的短碳纤维和玻璃纤维混杂增强尼龙1010复合材料的性能与结构变化,并对复合材料中的纤维长度分布进行了统计.研究表明,纤维长度减小主要发生在挤出造粒阶段.碳纤维与玻璃纤维的长度分布差异不大.混杂增强的尼龙1010复合材料在许多力学性能和摩擦磨损行为上表现出正的“混杂效应”.热水老化后仍然存在这种情况.热水老化使尼龙1010的分子量降解,降解率随玻璃纤维含量增加而增大.老化使尼龙1010晶粒增大,但并无形成球晶.热水老化后复合材料的力学性能保留率随玻璃纤维含量增加而下降.热水老化使玻璃纤维与尼龙1010之间的界面粘结受到严重破坏,界面剪切强度严重下降.碳纤维与尼龙的界面粘结所受的破坏轻一些.     

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。      

原位阴离子开环聚合法制备连续玻璃纤维增强阴离子聚酰胺-6复合材料及其性能

采用原位阴离子开环聚合法制备了连续玻璃纤维(GF)增强阴离子聚酰胺-6(APA6)复合材料,考察了催化剂配比和聚合温度对APA6树脂转化率和分子量的影响,采用DSC和TGA研究了聚合温度和时间对连续GF/APA6复合材料结晶度的影响,进一步探讨了聚合温度和时间对连续GF/APA6 复合材料力学性能的影响,采用SEM观察了复合材料的拉伸断裂形貌。结果表明: 当聚合温度为150 ℃,聚合时间为45 min时,连续GF/APA6 复合材料的力学性能达到最高,材料的拉伸强度为538.1 MPa,弯曲强度为497.2 MPa,层间剪切强度为52.5 MPa;SEM分析表明,APA6树脂基体与玻璃纤维具有较好的结合性。     

相容剂对长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体/聚乳酸复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备长玻纤增强热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/聚乳酸(PLA)复合材料;以苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(SAG)作为相容剂,热塑性弹性体聚氨酯作为增韧剂,聚乳酸为基体树脂,考察苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量对长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料性能的影响。结果表明,加入苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯能改善长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的相容性;长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、弯曲强度和模量等力学性能及储能模量随着苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯用量的增加呈先增加后降低的趋势,而长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的损耗因子则随苯乙烯-丙烯腈接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯含量的增加呈现降低后增加的趋势;通过复合材料的形态分析表明,加入相容剂的复合材料中玻璃纤维与基体树脂界面强度增加,且玻璃纤维表面有一层包覆的树脂基体;通过分析得出,当相容剂添加量为6%时,长玻璃纤维增强聚TPU/PLA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和模量、缺口冲击强度等力学性能最优。     

活性橡胶与蒙脱土复合增强不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的结构与性能

制备了丙烯酸酯封端聚氨酯(ATPU)和改性蒙脱土(OMMT)复合增强不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料。通过扫描电子显微镜(SEM)等研究了ATPU和OMMT的复合对不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能、热变形温度和结构的影响。结果表明,丙烯酸酯封端聚氨酯与改性蒙脱土的复合具有协同效应,可以大大提高不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的冲击强度和拉伸强度,并使复合材料的弯曲强度、巴氏硬度和热变形温度略有提高;丙烯酸酯封端聚氨酯与改性蒙脱土的复合还提高了聚合物基体与玻璃纤维的界面粘合强度。     

Mechanical and abrasive wear characterization of bidirectional and chopped E-glass fiber reinforced composite materials

Bi-directional and chopped E-glass fiber reinforced epoxy composites are fabricated in five different (15, 20, 25, 30 and 35) wt% in an epoxy resin matrix. The mechanical characterization of these composites is performed. The three body abrasive wear behavior of fabricated composites has been assessed under different operating conditions. Abrasive wear characteristics of these composites are successfully analysed using Taguchi’s experimental design scheme and analysis of variance (ANOVA). The results obtained from these experiments are also validated against existing microscopic models of Ratner-Lancaster and Wang. It is observed that quite good linear relationships is held between specific wear rate and reciprocal of ultimate strength and strain at tensile fracture of these composites which is an indicative that the experimental results are in fair agreement with these existing models. Out of all composites fabricated it is found that tensile strength of bi-directional E-glass fiber reinforced composites increases because of interface strength enhancement. Chopped glass fiber reinforced composites are observed to perform better than bi-directional glass fiber reinforced composites under abrasive wear situations. The morphology of worn composite specimens has been examined by scanning electron microscopy (SEM) to understand about dominant wear mechanisms.     

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。