黄麻纤维非织造布增强不饱和聚酯树脂复合材料力学性能研究

为了探讨黄麻纤维非织造布/不饱和聚酯树脂复合材料的力学性能,将黄麻纤维通过针刺工艺制备成非织造布,并对其进行碱处理,制备了不同黄麻纤维质量分数的复合材料,测试了复合材料的拉伸弯曲性能,并采用扫描电镜测试了复合材料的断面形态,分析了黄麻纤维针刺非织造布质量分数与碱处理对复合材料拉伸强度与弯曲强度的影响。结果表明:黄麻纤维针刺非织造布对不饱和聚酯树脂的力学性能具有明显的增强效果,且随着黄麻纤维质量分数的增加,复合材料的力学性能先增加后减小,当黄麻纤维/树脂质量比为20/80时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度均达到最大,其中碱处理黄麻纤维针刺非织造布增强复合材料的拉伸强度为41.78 MPa,弯曲强度为59.03 MPa;碱处理后黄麻纤维的表面性能得到改善,使得黄麻纤维与聚酯树脂的界面结合情况得到改善,从而提升复合材料的力学性能。     

碳纤维/聚丙烯/聚乳酸增强复合材料的力学性能

为在不改变碳纤维/聚丙烯(PP)复合材料力学性能前提下,降低复合材料中PP含量以减轻环境降解压力,通过在碳纤维/PP复合材料树脂体系中掺杂可降解的聚乳酸(PLA)形成共混树脂体系,并经热压成型制备碳纤维增强共混树脂复合材料。探究了PLA、PP共混体系质量比对复合材料冲击、弯曲和拉伸性能的影响。结果表明:随着树脂体系中PLA质量分数的增加,复合材料的冲击强度和弯曲强度都呈先降低后升高、再降低的趋势,拉伸强度呈现先升高后降低的趋势;当PLA质量分数为60%时,复合材料的冲击强度和弯曲强度最高,分别为21.8 kJ/m²和112.5 MPa,拉伸强度为37.2 MPa,复合材料的综合物理力学性能最优,与未添加PLA的复合材料的力学性能相近。     

铺层角度对苎麻纤维复合材料性能的影响

基于真空辅助成型工艺,研究铺层角度对苎麻织物增强环氧树脂复合材料力学性能的影响,并将该铺层设计应用在复合材料桥梁模型上。结果表明:当铺层方式为纬向铺层(90°)时,复合材料的拉伸强度最大,为73.5 MPa;经纬交叉铺层(0°/90°)时,为72.4 MPa。当铺层方式为经纬交叉铺层时,复合材料的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度皆为最大,分别为3.8 GPa、108.2 MPa、5.0 GPa和21.7 MPa。综合拉伸、弯曲、剪切性能,经纬交叉铺层复合材料力学性能最优。苎麻纤维复合材料桥梁的最大载荷为8.79 kN,载荷质量比为12.08。     

黄麻纤维/ES纤维复合材料制备及力学性能分析

将黄麻纤维与ES纤维通过针刺非织造工艺制备成非织造布,再经过热压工艺制备成黄麻纤维/ES纤维复合材料,分析了黄麻纤维/ES纤维质量比和黄麻纤维碱处理对复合材料力学性能的影响。通过试验发现,复合材料的拉伸强度与弯曲强度都随复合材料中黄麻纤维的质量分数增加而呈现出先增加后减小的趋势;对于黄麻原麻/ES复合板材,比例为15/85、20/80时,其拉伸强度和弯曲强度最大,纵、横向拉伸强度达到33.69、28.43 MPa,纵、横向弯曲强度达到最大值36.28、31.75 MPa;对于黄麻碱处理/ES复合板材,比例为25/75、30/70时,其拉伸强度和弯曲强度最大,纵、横向拉伸强度最大达到41.06、39.47 MPa,其纵、横向弯曲强度达到最大值49.96、40.38 MPa。试验表明,碱处理提高了黄麻纤维和ES纤维之间的相容性,提高了界面结合强度,碱处理后的黄麻纤维增强ES纤维复合材料的力学性能优于未处理前。     

不同成型工艺棕叶纤维/PHBV复合材料的力学性能

研究了精细化棕叶散纤维/PHBV热压复合、棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合、棕叶纤维粉末/PHBV共混复合材料的力学性能。以拉伸强度、冲击强度、弹性模量、断裂伸长率为指标探讨了PHBV质量分数、热压压强的影响,并通过SEM观测了复合材料的拉伸断面形貌。结果表明:当PHBV质量分数相同时,棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合材料的力学性能最佳,且PHBV质量分数的最优值为35%;当热压压强为13.5 MPa时,热压复合材料可获得最佳的拉伸与冲击性能;棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合材料的拉伸断面光滑,少有纤维从基质中拉出;棕叶纤维粉末/PHBV共混复合材料的拉伸断面中存在一定的团聚现象,导致PHBV的包裹性变差,结合力降低。     

拉挤成型碳纤维增强复合材料常温静力性能分析

为了进一步提高碳纤维材料的机械性能,并提高其可设计性,文章采用了四轴碳纤维经编织布与环氧树脂(EP),通过拉挤成形,获得了碳纤维布增强的EP复合材料。通过常温静力性能试验,考察其拉伸性能、压缩性能和断裂韧性,利用扫描电镜对其横截面进行观测,探讨其破坏机理。试验结果显示,该材料孔洞拉伸强度可达512 MPa,裂缝由孔洞向外扩展,以在纤维上破坏的为主,纤维抽离较少、基质受破坏程度低;该材料开口的压缩强度为270 MPa,在宏观上表现出45°的裂缝,其裂缝方向与内铺层相同,主要是剪切破坏。在微观上,呈现出复杂的层间分层、基体断裂,以及大量的纤维拔出,并伴随着纤维长度不等的断裂,使纤维和基质都被破坏;该材料的断裂韧性较好,可达70.5(MPa·m^(1/2))。     

造纸法制备碳纤维增强热塑性复合材料的研究

本研究以短切碳纤维为增强体,聚丙烯(PP)纤维为基体,采用湿法造纸工艺制备碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)。通过正交实验,探讨了碳纤维含量、碳纤维长度、热压温度以及热压时间对CFRTP力学性能的影响。结果表明,碳纤维含量是影响复合材料力学性能的主要因素;正交实验条件下,当碳纤维含量20%,碳纤维长度5 mm,热压温度190℃,热压时间10 min时,CFRTP的性能最好,其拉伸强度为83.9 MPa,弯曲强度为52.5 MPa,缺口冲击韧性48.2 kJ/m~2,对比同等条件下未添加碳纤维的材料其性能分别提高了189%、52%以及1021%。同时,通过单一因素实验探究不同碳纤维含量对CFRTP力学性能的影响。结果表明,随着碳纤维含量的增加,CFRTP的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击韧性均先上升后下降。     

基于预/主刺协同的针刺织物力学性能提升方法

现有的针刺工艺常采用提高针刺密度来提高针刺织物的层间剥离性能,但同时也加剧了基布的纤维损伤,导致织物的面内拉伸强度下降,提出一种新的基于预/主刺协同的针刺织物力学性能提升方法,可同时实现层间剥离性能和面内拉伸性能的提升。基于预/主刺协同针刺新工艺,制备了针刺织物,开展了织物结构表征、层间剥离性能测试和面内拉伸性能研究,并同传统的针刺工艺进行对比。研究结果表明：相同总针刺密度的条件下,预/主刺协同针刺新工艺极大的提高了针刺纤维束的含量,增幅达到63.1%～93.1%,且预/主刺协同针刺织物的针刺纤维束呈现较粗、较长的特征;层间剥离性能提高了56.16%～58.46%,面内拉伸性能增加了8.8%～15.7%。这是由于预刺工艺生成了预制孔,利于后续主刺工艺将更多短纤维带入厚度方向形成针刺纤维束;同时,预/主刺协同针刺工艺采用针刺密度减半、针刺遍数翻倍、原位针刺的思路,有效的减小了针刺损伤区域面积,提高了针刺织物的面内拉伸强度。     

基于湿法造纸工艺制备碳纤维增强热塑性树脂复合材料的研究

本课题提出了一种基于湿法造纸工艺的碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的制备方法,实验探究了碳纤维模量、长度、含量和模压工艺对CFRTP力学性能的影响。结果表明,利用湿法造纸工艺制备CFRTP是可行的,碳纤维含量是影响CFRTP力学性能和空隙率的主要因素;当碳纤维含量为30%时,制备的CFRTP性能最好,其拉伸强度为110.07 MPa,弯曲强度为208.59 MPa,缺口冲击韧性42.89 k J/m~2,材料空隙率最低。该方法具有工艺简单、成本低、利于碳纤维回收等特点。     

黄麻原纤非织造布增强PHBV复合材料工艺优化

以黄麻原纤针刺非织造布为增强材料,同聚羟基丁酸戊酸共聚酯通过热压工艺制成复合材料;对其生产工艺参数进行正交试验,探讨了各工艺条件对复合材料力学性能的影响。结果表明,最佳工艺参数为材料配比40/60,热压温度165℃,热压时间4min,热压压强14MPa;由其制备的复合材料的拉伸断裂强度为66.501MPa。     

增强型层积材地板力学性能分析

采用玻璃纤维布和碳纤维布层间增强单板层积材地板。研究了玻璃纤维布和碳纤维布铺设位置对增强型层积材地板力学性能的影响;设计正交试验,研究了涂胶量、热压温度、热压压力、热压时间对增强型层积材地板力学性能的影响,并得到较优工艺参数。结果表明:玻璃/碳纤维布对称铺设时,靠近单板层积材地板表层铺设时对静曲强度和弹性模量的增强效果较在中间层铺设时的增强效果明显;分析可得层间增强单板层积材地板的工艺较优参数为:涂胶量160g/m2,热压温度110℃,热压压力1.2MPa,热压时间100s/mm;通过方差分析可得,只有热压压力对弹性模量影响显著,其他因素对静曲强度和弹性模量影响都不显著。     

多尺度增强铝基复合材料的制备与性能

借助电泳沉积工艺在碳纤维表面加载碳纳米管(CNTs),构建CNTs-碳纤维多尺度增强体,采用等离子体热压活化烧结工艺制备CNTs-碳纤维多尺度增强铝基复合材料。通过扫描电镜、致密度测试和拉伸强度测试,对铝单体、碳纤维增强铝基复合材料和CNTs-碳纤维多尺度增强铝基复合材料的表面形貌、微观结构、致密度、力学性能,以及断口形貌进行分析。结果表明:碳纤维表面引入CNTs,可改善复合材料界面结合,提升铝基复合材料力学性能,与铝单体、碳纤维增强铝基复合材料相比,拉伸强度分别提高了105.45%和27.68%,证实了引入CNTs提升复合材料力学性能的有效性。     

预氧化纤维毡复合材料的制备及其力学性能分析

探讨PAN基预氧化纤维毡复合材料的制备工艺及其力学性能。试验采用模压成型工艺制备PAN基预氧化纤维毡/环氧树脂复合材料。以复合材料纵向和横向拉伸性能和弯曲性能为评价指标,对复合材料的三种制备工艺进行测试优选,最终确定复合材料拉伸和弯曲性能最佳的工艺进行复合材料剪切性能测试。分析发现,纵横向的力学性能受纤维毡的铺网方向影响较大,平行于铺网方向的力学性能较好。认为:预氧化纤维毡复合材料的力学性能与制备工艺关系密切,应保证环氧树脂基体的充分浸润。     

针刺加固频率对黄麻纤维/聚乳酸短纤复合板性能的影响

为使生物质可降解复合材料在汽车内饰领域替代传统石油基材料，以黄麻纤维(JF)、聚乳酸(PLA)短纤为原料，通过纤网模压成型法制备了黄麻纤维/聚乳酸短纤(JF/PLA)复合板，着重探讨了针刺过程中不同针刺频率对复合板结构及性能的影响。结果表明，当针刺频率为300次/min时，复合板的力学性能达到最大，其纵向拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度分别为14.54 MPa、33.02 MPa、9.54 kJ/m²。进一步增加针刺频率，纤网中部分黄麻纤维会发生断裂，造成复合板力学性能出现下降。另外，针刺频率的提高使得复合板吸水率与生物降解速率下降，同时复合板的阻燃效果得到改善，有利于JF/PLA复合板在汽车内饰领域的推广应用。     

制备工艺对黄麻纤维针刺非织造布增强PHBV复合材料力学性能的影响

将黄麻原麻通过碱处理后,制备成黄麻纤维针刺非织造布,再采用热压工艺制备成黄麻纤维针刺非织造布增强PHBV复合材料。选取黄麻纤维质量分数、热压温度、热压压强、热压时间4个工艺参数,探讨其对黄麻纤维针刺非织造布增强PHBV复合材料的性能影响。经测试分析得出最佳工艺参数为:黄麻纤维质量分数为40%、热压温度为170℃、热压时间为5 min、热压压强为11 MPa。在此工艺下制备的黄麻纤维针刺非织造布增强PHBV复合材料的拉伸断裂强度达到79.483 MPa。     

黄麻纤维针刺非织造增强材料成网性能研究

选用黄麻纤维、聚酯纤维作为原料,采用干法成网、针刺加固的非织造工艺方式,将定量、配比、针刺密度和预针刺/主针刺深度作为研究因素,研究高比例黄麻针刺非织造布成网特点与性能。结果表明:优化后的工艺参数为黄麻纤维/聚酯纤维配比85/15,定量为450g/m2,针刺密度为100刺/cm2,预针刺深度/主针刺深度为9mm/7mm,此时材料综合性能达到最佳。     

黄麻/碳混杂增强复合材料力学性能的理论预测与测试

采用碳纤维单向铺层于黄麻纤维针刺毡中,并制作相同纤维体积含量的黄麻纤维针刺毡,通过真空辅助树脂传递法分别制备了黄麻/碳混杂针刺毡、黄麻针刺毡、单向碳纤维毡增强乙烯基酯树脂复合材料,建立了黄麻/碳单向混杂增强复合材料拉伸与弯曲的数学模型,进行理论与实测值的比较,并分析了复合材料的力学性能。结果表明:黄麻/碳混杂增强复合材料力学性能的理论值与实测值存在一定的吻合性,在实际工程应用中可通过预测来制定混杂纤维针刺毡中黄麻纤维与碳纤维的混用比;单向碳纤维的加入有效地提高了复合材料的拉伸性能,复合材料的拉伸强度和拉伸模量比未加入碳纤维之前分别提高了107.20%和30.99%,但复合材料的弯曲模式没有太大的改变。     

石墨烯增强碳纤维环氧复合材料界面性能研究

采用索氏提取法清洗碳纤维表面的浆料涂层,并在纤维表面吸附热剥离石墨烯,然后采用树脂传递模塑工艺制备石墨烯增强碳纤维环氧树脂多尺度复合材料。测试碳纤维环氧树脂复合材料掺杂石墨烯前后的界面剪切强度,分析石墨烯的加入对复合材料界面性能的影响。结果表明,加入石墨烯后,碳纤维环氧树脂复合材料的界面性能显著提高,当石墨烯的质量分数为0.5%时,复合材料的剪切强度为83.04 MPa,比未加入石墨烯时提升了21.5%。     

改善超纤革用非织造布力学性能的研究进展

力学性能作为超纤革用非织造布的一项重要性能,决定了超纤革的应用范围。超纤革用非织造布大多以海岛短纤或橘瓣长丝超细纤维为原料,经针刺或水刺加固等工序制备而成。文章主要从纤维原料、针刺工艺与水刺工艺3方面因素出发,分析纤维强度与断裂伸长率、纤维线密度、纤维长度、纤维卷曲度、针刺密度、针刺深度与水刺压力对非织造布力学性能的影响规律,为增强超细纤维合成革用非织造布的力学性能提供参考。     

废旧针刺非织造布制备复合板材研究

采用厚度为2 mm、面密度为150 g/m2的废旧针刺非织造布作为增强材料,通过改变废旧针刺非织造布层数,分别制备纯的不饱和聚酯树脂板材及含1~4层废旧针刺非织造布的不饱和聚酯树脂复合板材,并对复合板材的拉伸、弯曲、冲击性能进行测试,研究废旧针刺非织造布层数对其力学性能的影响。试验表明,与纯的不饱和聚酯树脂板材比较,含废旧针刺非织造布的不饱和聚酯树脂复合板材的拉伸和冲击性能得到改善,但弯曲性能下降;随着废旧针刺非织造布层数的增多,复合板材的拉伸和冲击性能越好,含3层废旧针刺非织造布的复合板材的综合性能最佳。