α-Fe_2O_3中空磁性纳米纤维的制备研究

磁性铁氧化物纳米材料是近几十年发展起来的一种具有磁靶向性的纳米材料。其中磁性纳米纤维由于具有独特的形状各向异性和磁晶各向异性,可以突破各向同性的磁性粉体材料对电磁性能的限制而引起研究者的广泛关注。通过静电纺丝、水热合成以及高温煅烧相结合的方法成功制备了新型Fe2O3中空磁性纳米纤维。采用扫描电子显微镜(SEM)、红外光谱分析仪(FT-IR)、差热扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TG)及X射线衍射仪(XRD)对煅烧产物进行测试表征,结果表明煅烧产生的磁性纳米纤维非织造布具有新颖的中空结构,对甲基橙有快速吸附。     

玄武岩纤维增强复合材料及其应用最新研究进展

玄武岩纤维增强复合材料是一种以玄武岩纤维为增强体,以树脂基或水泥基等为基体的新型复合材料,其具有高强度、耐高温、耐腐蚀等优异性能。综述了玄武岩纤维及其复合材料的最新研究现状及其在隔热、耐温、防火领域、石油化工领域、汽车领域及建筑工程领域的应用。并对玄武岩纤维增强复合材料及其应用进行了展望。     

三维浅交弯联机织复合材料拉伸性能的有限元分析

本文通过绘图软件PRO/E5.0构建了用于拉伸性能研究的三层浅交弯联机织复合材料的数字化结构模型。借助大型有限元分析软件ANSYS Workbench对复合材料在1mm的拉伸变形下复合材料、纤维增强体及树脂基体的拉伸应力、应变分布情况进行模拟、计算,并对1mm拉伸位移下复合材料的破坏行为和破坏机理进行分析。结果表明:复合材料承受拉伸载荷时,纤维增强体起主要承载作用,树脂基体起次要承载作用;平行于拉伸方向的纬纱比垂直于拉伸方向的经纱承受更大的载荷作用;1mm拉伸位移下,复合材料破坏行为主要为纤维拉伸变形、纤维与树脂间脱粘及树脂的破碎。     

预制体表面处理对复合材料低速冲击后剩余强度的影响

以2400tex无捻玻纤粗纱为原料,在SGA598型三维织机上制备出一种三维浅交弯联机织复合材料预制体,以30wt%的硅烷偶联剂水溶液作为表面活性剂,对玻璃纤维预制体进行处理;以环氧树脂E51和固化剂聚醚胺WHR-H023质量比3∶1的比例组成树脂体系,通过真空灌注成型方式制备出三维浅交弯联机织复合材料。借助万能材料仪以不同的冲击能量对复合材料进行低速冲击后再测定其冲击后剩余弯曲强度;并通过扫描电子显微镜对冲击形成的凹坑进行观察。结果表明:经过表面处理的预制体制备出的复合材料剩余弯曲强度均大于未处理预制体;且冲击造成的凹坑微观形态更加平整。     

硅酸盐水泥侵蚀玄武岩纤维的机理研究

为了研究玄武岩纤维在硅酸盐水泥中的侵蚀作用及机理,利用纤维在水泥基中浸泡不同时间,例如0h、2h、4h、6h、8h、10h、24h、32h后,得到不同侵蚀后的玄武岩纤维试样。利用纤维强度拉伸仪、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)以及X射线衍射仪(XRD)等研究处理后的纤维强力、形貌、基团以及结晶结构的变化。结果表明,纤维强力随侵蚀时间呈现先降低后上升的变化趋势,并在32h之后趋于稳定;纤维SEM形貌图表明纤维表面粗糙度随时间的增加而增加,在10h开始出现剥落现象,并在红FT-IR图的指纹区875cm-1处出现新的吸收峰,表明形成新的Si-OH键; XRD表征结果表明纤维在处理前后均呈现短程有序而长程无序的非晶态结构。     

三维浅交弯联复合材料结构与力学性能研究

以2400tex的玻璃纤维为原料,在SGA598型三维织机上,织制出三层和六层两种三维浅交弯联机织物作为三维机织复合材料预制体,将两块三层三维浅交弯联机织物层叠在一起以保持两种机织物的纬纱层数一致。将环氧树脂E51与聚醚胺WHR-H023以质量比为3∶1的比例混合后制成树脂基体,采用手糊成型的方式将预制体与树脂基体按照质量比为1∶1的比例复合成型,制备出两种三维浅交弯联机织复合材料。借助Instron 3385H型万能材料试验机对材料的拉伸及弯曲力学性能进行测试;通过实验过程及对破坏断面的观察比较两种复合材料的力学性能。实验结果表明,三维浅交弯联机织复合材料在承受拉伸及弯曲载荷时,主要表现为脆性破坏模式;六层三维浅交弯联机织物作为复合材料的预制体时,该复合材料的弯曲性能和拉伸性能均优于两块三层三维浅交弯联机织物层叠在一起作为增强体的复合材料;且六层机织物可以更好地保护复合材料,提高其使用寿命。     

三维角联锁机织复合材料经纬向剪切性能有限元分析

本文使用三维绘图软件Pro/E 5.0构建出三维浅交弯联机织复合材料在经纬向模型,借助有限元软件ANSYS分别对其施加相同大小的剪切载荷作用,通过数值模拟的方法计算出复合材料及其纤维与树脂组分的剪切应力、应变分布情况。通过对其应力、应变分布情况的分析,探究三维浅交弯联机织复合材料在经纬向剪切载荷作用下的力学行为,并预测其破坏模式。结果表明:复合材料在纬向的剪切性能好于经向;纤维作为主要承载体表现出较大的剪切应力与较小的剪切应变;复合材料在剪切载荷作用下的破坏形式主要为复合材料的倾斜、坍塌及分层、纤维的脆断、树脂的破碎及纤维与树脂间的脱粘。     

可膨胀石墨对环氧树脂的阻燃改性

本文利用环氧树脂E-51和固化剂聚醚胺WHR-H023(质量比为3∶1)制成树脂基体。采用H_2SO_4和HNO_3对颗粒尺寸为80目的可膨胀石墨进行表面酸化处理,制备亲水性酸化可膨胀石墨;并将酸化处理的可膨胀石墨及未经酸化处理的可膨胀石墨分别对上述树脂基体进行阻燃改性,石墨添加量为5%、10%和15%。借助红外光谱分析仪检测酸化处理的可膨胀石墨表面羧基、羟基等官能团的接枝情况;利用极限氧指数分析仪和万能材料试验机分别测试改性树脂基体材料的极限氧指数(LOI)及拉伸性能;采用扫描电子显微镜(SEM)观察改性树脂基体材料的断面。研究结果表明,酸化可膨胀石墨比未经酸化处理的可膨胀石墨对环氧树脂基体的阻燃效果更佳,且拉伸性能下降更少。     

乙二醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS导电纤维结构和性能的影响

通过湿法纺丝制备聚乙烯醇(PVA)/聚3,4-乙撑二氧噻吩:聚对苯乙烯磺酸(PEDOT∶PSS)共混纤维,为改善共混纤维的导电性能,在PVA/PEDOT∶PSS共混纺丝液中加入乙二醇,制备出掺杂不同乙二醇含量的共混纤维。探究了乙二醇掺杂对PVA/PEDOT∶PSS共混纤维结构和性能的影响,并分析机理。采用红外光谱、原子力显微镜、显微共聚焦激光拉曼光谱仪,高阻计和电子单纤维强力仪对共混纤维的结构和性能进行测试表征。结果表明,随着乙二醇掺杂量的增加,共混纤维电导率逐渐增加,最高达到15.9 S/cm;拉曼光谱显示乙二醇掺杂使PEDOT主链发生苯醌转变,PEDOT的主要特征峰发生红移;红外光谱显示掺杂不改变共混纤维的化学组成;原子力显微镜结果显示随着乙二醇掺杂质量分数的提高,PEDOT与过剩PSS发生相分离,共混纤维表面粗糙度增加;此外,随着乙二醇掺杂质量分数的提高,共混纤维的拉伸强度逐渐升高,断裂伸长逐渐降低。     

短切芳纶纤维增强酚醛泡沫性能的研究

为了改善酚醛泡沫的性能,选用短切芳纶纤维作为增强材料,考察了不同短切芳纶纤维用量对酚醛泡沫压缩强度、压缩弹性模量、泡孔结构以及热稳定性能的影响。结果表明,短切芳纶纤维可以有效地增强酚醛泡沫的压缩性能。随着短切芳纶纤维用量的增加,酚醛泡沫的压缩强度和压缩弹性模量呈现先增加后减小的变化趋势。当短切芳纶纤维用量为4份时,酚醛泡沫的压缩强度比未添加短切芳纶纤维的酚醛泡沫提高约38%。短切芳纶纤维用量影响酚醛泡沫的泡体直径及其分布。当短切芳纶纤维用量为8份时,短切芳纶纤维在酚醛泡沫中的分布很不均匀,酚醛泡沫脆断截面上泡体破损现象较为严重,集束分布的短切芳纶纤维对酚醛泡沫的结构和力学性能带来不利影响。添加短切芳纶纤维可以明显提高酚醛泡沫在高温条件下(400℃)的热稳定性。