剑麻/含红土聚乙烯基复合材料制备与性能

针对废旧地膜资源化利用过程中出现的高成本和低性能问题，本文提出了废旧地膜免清洗和剑麻纤维边角料增强的废旧地膜资源化利用技术。采用挤出造粒和注塑成型工艺，制备了剑麻边角料填充含红土废旧聚乙烯复合材料，分析了红土和剑麻纤维边角料对废旧地膜的填充作用。结果表明，红土颗粒使废旧地膜注塑试样的拉伸模量、硬度和耐热温度分别提高了34.4%、41.3%、和33.1%。红土颗粒难以和塑料基体形成良好的界面粘结，导致含红土废旧地膜注塑试样的拉伸强度、弯曲性能和冲击强度轻微降低，表明红土颗粒不能对废旧地膜进行增韧增强，但可以提高模量和耐热温度。剑麻纤维边角料对含红土废旧地膜具有明显的增强增韧作用，随着剑麻纤维添加量的增加，剑麻纤维填充的含红土废旧地膜复合材料的力学性能增加。剑麻纤维填充量超过一定值后，会在复合材料中引入气孔，同时会降低剑麻纤维的分散程度，出现剑麻聚集体，导致复合材料的力学性能降低。     

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。     

瞬间液相连接钛钢复合板及微观组织性能

用瞬间液相扩散连接方法,在650 ℃,2 Mpa压力下,真空保温2 h制备Ti-Al-304不锈钢复合板,并与550 ℃, 600 ℃ 真空热压扩散进行对比。采用SEM研究界面连接处的微观结构,选用EDS线扫描分析界面连接处的元素分布,利用XRD检测界面连接处的相组成。研究发现,瞬间液相扩散连接界面出现的位置与真空热压扩散不同,Al中间层可以起到阻止Fe元素向Ti基体中扩散形成Fe-Ti金属间脆性相的作用。该方法为研究钛钢复合板的制备提供了新思路。     

快速固化环氧树脂及其碳纤维/环氧复合材料性能

采用双酚A型环氧树脂（DGEBA）、改性咪唑（MIM）及改性脂肪胺（MAA）研制快速固化树脂体系。分别利用DSC和流变仪测试了树脂体系的固化特性与流变行为,优选了树脂配方。采用真空辅助树脂灌注工艺（VARIM）制备了快速成型的碳纤维/环氧复合材料层板,考察了层板的成型质量和力学性能,并与常规固化的层板性能进行了对比。结果表明：采用优选的树脂配方,120 ℃下树脂在5 min内固化度达95%,碳纤维/环氧复合材料层板成型固化时间可控制在13 min以内,固化度达95%以上,并且没有明显缺陷;与常规固化相比（固化时间大于2 h）,快速固化碳纤维/环氧复合材料层板的弯曲性能和耐热性能降低幅度较小。     

有机/无机填料混杂增强木塑复合材料制备与性能

针对木塑复合材料力学性能较低和湿热环境下易变形的不足,研究了矿物填料和木粉混杂增强高密度聚乙烯(HDPE)木塑复合材料的力学性能和湿热特性,初步分析了矿物填料微观结构和增强作用的关联关系。结果表明,添加矿物填料对木塑复合材料的弯曲、拉伸和冲击性能有不同程度的改善作用,对模量的提高尤为明显。具有丝束或丝絮状纤维结构的海泡石、硅铝酸纤维和硅灰石对木塑复合材料的增强作用要低于具有长条状纤维结构的水镁石纤维,纤维缠结导致的分散困难可能是其增强作用差的主要原因。海泡石对耐热温度和洛氏硬度的提高作用要优于其它矿物填料,添加了25份海泡石纤维的木塑复合材料的硬度和耐热温度分别提高57. 7%和26%。     

含孔片状废旧PET增韧水泥基复合材料的制备及性能评价

废旧塑料高值化利用对促进塑料循环利用具有重要意义。从提高填充材料和基体的啮合强度出发,开发以含孔废旧塑料为增韧材料的增韧水泥基复合材料是废旧塑料高值化利用的有效途径之一。以含孔片状废旧聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和水泥复合,制备了增韧水泥基复合材料,并考察其抗折强度、冲击性能和拉伸拔脱载荷,分析了其增韧机理。相比未用PET增韧水泥基体,增韧水泥基复合材料的冲击强度由14.6 J/m^2增加到36.7 J/m^2,增加了1.5倍,抗折位移也由0.66 mm陡增至7.4 mm,但抗折强度由7.67 MPa降低到2.85 MPa。上述结果表明,含孔废旧PET塑料片和水泥基体形成的互穿结构起到了传递、分散载荷的作用,使增韧水泥基复合材料由瞬态脆性破坏转变为渐进式韧性破坏,虽然水泥基体的抗折强度降低,但显著延长了水泥基体的弯曲断裂过程,使增韧后的水泥基复合材料具有更强的抵抗碎裂的能力。此外,在研究范围内,水泥基复合材料中废旧PET塑料片材越多,单位塑料片对复合材料的增韧贡献度越大,具有增韧“筷子效应”。     

多尺度耦合方法及其在高聚物材料加工中的应用展望

跨长度和跨层次现象以及相应的多尺度耦合反映物质世界的基本性质及多学科交叉的内禀特征,具有极其丰富的科学内涵。在材料设计及加工成型过程的模拟仿真中采用多尺度耦合方法具有极为重要的理论和工程意义。本文介绍了材料科学中多尺度的时空性质,各个不同尺度上的相关研究方法和建立多尺度耦合模型的基本思想;指出高聚物成型加工中采用多尺度研究方法的研究前景,并简要介绍短纤维复合材料的注射成型填充过程中双尺度多耦合模型的建模过程。     

先进复合材料从飞机转向汽车应用的关键技术

轻量化是汽车工业实现可持续发展的重要途径,先进复合材料(Advanced Composite Materials,ACM)特别是碳纤维增强聚合物基复合材料具有质轻高强的性能特点,是最为重要的轻量化材料之一。ACM在航空工业已有四十年的技术和应用积累,但汽车工业的产业特点明显不同于航空,其中最突出的就是对成本和生产效率的要求更高。因此,将ACM的技术特点与汽车工业的重要需求相结合,本文首先介绍了碳纤维复合材料用于汽车结构的最新应用进展,列举了发达国家的相关研发计划。在此基础上,从复合材料设计制造一体化、低成本碳纤维、复合材料高效制造和材料循环利用等四个方面讨论了制约汽车用ACM规模化应用的关键技术。以期为研究发展适合我国汽车工业的复合材料高技术提供一点粗浅见解。     

先进复合材料从飞机转向汽车应用的关键技术

轻量化是汽车工业实现可持续发展的重要途径,先进复合材料（AdvancedCompositeMate．rials,ACM）特别是碳纤维增强聚合物基复合材料具有质轻高强的性能特点,是最为重要的轻壁化材料之一。ACM在航空工业已有四十年的技术和应用积累,但汽车工业的产业特点明显不同于航空,其中最突出的就是对成本和生产效率的要求更高。因此,将ACM的技术特点与汽车工业的重要需求相结合,本文首先介绍了碳纤维复合材料用于汽车结构的最新应用进展,列举了发达国家的相关研发计划。在此基础上,从复合材料设计制造一体化、低成本碳纤维、复合材料高效制造和材料循环利用等四个方面讨论了制约汽车用ACM规模化应用的关键技术。以期为研究发展适合我国汽车工业的复合材料高技术提供一点粗浅见解。