UHMW-PE纤维增强环氧基复合材料界面研究

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维经过低温氧等离子体处理后,与环氧树脂基体的界面粘结性能明显改善.本文通过单纤维拔出实验、XPS、SEM、接触角测算等研究了表面改性的作用机理.对影响界面粘结的作用力进行了定量分析,揭示了表面刻蚀坑引起的界面机械铰链力,以及由多种含氧极性基团引起的化学键力和界面非极性分子色散力,它们分别对界面粘结强度的贡献,及其随等离子体处理参数的变化关系.      

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的性能研究

采用一种结构与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维相似、且对纤维表面具有良好浸润性的碳氢树脂(PCH)作基体,通过层压成型方法制得UHMWPE/PCH复合材料.研究了复合材料的力学性能、介电性能、吸湿性能及界面黏结性能.结果表明,UHMWPE/PCH复合材料介电性能优异、力学性能好、耐湿热性能较佳、界面黏结性能好,可用作高性能透微波复合材料.     

UHMWPE纤维表面处理及其复合材料性能

对超高分子量聚乙烯(U HMWPE) 纤维进行了铬酸液相氧化和上胶剂表面涂覆的复合表面处理, 并对U HMWPE 纤维表面处理前后与几种不同结构的环氧树脂基体制备的复合材料进行界面性能研究。结果表明: 树脂种类对复合材料界面性能略有影响, 但层间剪切强度都较低。对纤维进行单纯的液相氧化和表面涂覆均可以提高复合材料的界面性能, 但液相氧化处理时间过长会使纤维强度降低; 而液相氧化2涂覆的复合处理则具有协同效应, 在不降低纤维强度的同时大幅度提高复合材料的层间剪切强度, 是一种有效的表面处理方法。      

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面处理对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面性能的影响机制

从工程化应用角度研究了常压空气等离子体改性对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维/环氧树脂复合材料界面性能的调节机制,主要分析了不同处理时间对UHMWPE纤维表面状态变化的影响,及其对UHMWPE/环氧树脂复合材料界面黏结性能的影响规律。采用SEM及纤维吸水测试研究了等离子体处理对UHMWPE纤维表面物理形貌及纤维表面浸润性能的影响,分别以拉伸和弯曲的方式,通过纤维表面脱黏力及层合板层间剪切强度对UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面黏结性能进行表征。结果表明,仅经过4 s的空气等离子体处理之后,UHMWPE纤维表面脱黏力的提高幅度为84.0%,UHMWPE/环氧树脂复合材料层合板的层间剪切强度由未处理的7.01 MPa提高至15.81 MPa,增幅高达125.5%。研究发现,通过常压空气等离子体处理改变了UHMWPE纤维的表面状态,可以显著高效地调节UHMWPE/环氧树脂复合材料的界面性能,为扩大该材料的后续工程化应用提供了理论基础。      

聚丙烯单聚合物复合材料嵌件式注射成型过程的数值模拟

单聚合物复合材料(SPC)是基体和增强体来自同种聚合物的复合材料,具有密度小、界面粘接性好和回收成本低等优点。嵌件式注射成型可实现SPC的快速制备。为了检验加工温度窗口的大小,掌握型腔内部温度分布情况,文中使用Moldex3D软件模拟分析了聚丙烯单聚合物复合材料(PP SPC)嵌件式注射成型过程,比较了PP SPC嵌件式注射成型与PP注射成型的模拟结果,讨论了温度、黏度和翘曲变形情况。将不同熔融温度下数值计算得到的温度分布结果与实验样品照片进行了对比分析。研究结果表明,在180℃条件下嵌件式注射成型PP SPC,纤维不会熔融而能保持增强效果。     

UHMW—PE纤维增强氧基复合材料界面研究

超高分子量聚乙烯纤维经过低温氧等离子体处理后，与环氧树脂基体的界面粘结性能明显改善。本文通过单纤维拔出实验，ＸＰＳ，ＳＥＭ，接触角测算研究了表面改性的作用机理。对影响界面粘结的作用力进行了定量分析，提示了表面刻蚀坑引起的界面机械铰链力，以及由多种含氧极性基团引起的化学键力和界面非极性分子色散力，它们分别对界面粘结强度的贡献，及其随等离子体处理参数的变化关系。     

植物纤维增强LDPE复合材料的性能研究

以纸纤维和低密度聚乙烯（LDPE）为原料,经配方改性后,利用双螺杆挤出机共混挤出造粒,最后注塑成型复合材料试样。研究了纸纤维的用量、相容剂LDPE-g-MAH的用量及发泡剂AC的用量对该复合材料力学性能的影响。结果表明：纸纤维添加质量分数为40%～50%时,复合材料的拉伸性能最佳,弯曲强度较好;LDPE-g-MAH的加入提高了复合材料的力学性能,且当LDPE-g-MAH添加质量分数为5%时,复合材料的综合性能较好;发泡后复合材料的密度下降,但冲击强度、拉伸强度、弯曲强度都有不同程度的提高,当AC添加质量分数为3%时,复合材料的综合性能较佳。     

UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料的粒子流冲蚀特性研究

采用热压工艺制备了UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料,实验考察了弹性复合材料的冲蚀特性,分析了UHMWPE/SiO2纳米复合材料的冲蚀磨损机理。结果表明：纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的抗冲蚀性能最好,射流冲击角在30°左右时,冲蚀率达到峰值;冲蚀率与射流速度呈指数变化关系, 纳米SiO2含量为10%时,复合材料的冲蚀速度指数n为2.03;水流含沙浓度达到1.92kg/m3以后,材料冲蚀率随含沙浓度的增长趋势开始变得平缓;冲蚀率随沙粒粒径的增大而增大;纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的冲蚀率较纯UHMEPE降低了30%,只有45#钢的1/16。UHMWPE/纳米SiO2弹性合材料的冲蚀机理主要是犁削和唇片的断裂。     

UHMWPE纤维/碳纤维混杂复合材料性能研究

用层内及层间混杂方式制备了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维/碳纤维混杂复合材料,对复合材料的力学性能、动态力学性能(DMA)及微观形貌(SEM)进行了分析比较.结果表明,层内混杂复合材料的综合性能好于层间混杂复合材料,层内混杂复合材料的冲击强度在UHMWPE纤维相对于碳纤维质量分数为43%时有最大值423.3kJ/m2,层内混杂复合材料的贮能模量(E')、损耗因子(tanδ)和损耗模量(E')明显地向高温方向移动,混杂复合材料的玻璃化温度(Tg)及模量分别比UHMWPE复合材料提高了2倍和3倍.     

超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。     

单螺杆挤出超高分子量聚乙烯管材的熔融理论

利用传热学理论结合UHMWPE单螺杆挤出管材的成型规律,采用数值计算法(有限差分法)建立起基于UHMWPE单螺杆挤出机的熔融数学模型,并开发出相应CAD软件,采用该软件能比较客观准确地对原料的熔融过程进行数值模拟,对正确设计UHMWPE单螺杆挤出机的结构参数提供了理论基础。     

超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的制备及其热性能的研究

为了提高超高分子量聚乙烯的热性能,本文通过溶液共混的方法利用氧化石墨烯改性不同分子量的超高分子量聚乙烯,然后利用红外测试(FTIR)、X射线衍射测试(XRD)、扫描电镜测试(SEM)、差热扫描量热分析仪(DSC)和热失重分析(TG)的方法对超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料的结构、表面形态和性能进行了研究.通过分析测试表明氧化石墨烯在超高分子量聚乙烯/石墨烯纳米复合材料中的分散性良好,氧化石墨烯的添加量为0.3%时,石墨烯/超高分子量聚乙烯的复合材料的热稳定性等性能最好,与原材料相比提高了3℃.     

超声粉末模压成型超高分子量聚乙烯微塑件的相结构演变规律

以带有微孔阵列(直径为150μm)的印制电路板(PCB)为微型腔镶块,将此微镶块应用于超声粉末模压成型工艺(micro-UPM),按照设定的成型工艺参数成型出超高分子量聚乙烯(UHMWPE)微圆柱阵列塑件。差示扫描量热分析和纳米压痕实验数据表明,UHMWPE粉末未预热时所成型出的微圆柱阵列塑件整体上由初生态和熔化再结晶两相结构组成,当UHMWPE粉末预热温度由室温28℃逐渐升高到85℃时,所成型出的微圆柱阵列塑件整体上由初生态和熔化再结晶两相结构变成为单相熔化再结晶结构。X射线衍射实验数据表明,micro-UPM微塑件基体部分的结晶度大于微圆柱部分的结晶度,且(110)晶面的晶粒尺寸大于(200)晶面的晶粒尺寸。     

涤纶长丝-UHMWPE/木材复合结构设计及胶合性能研究

采用涤纶长丝和超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维编织斜纹布,并与木材复合实现增强的效果,研究了斜纹布与木材复合结构的胶合性能,探讨了UHMWPE在木质材料领域应用的可行性。从斜纹布铺装宽度比设计入手,研究了该复合结构的胶合性能,并对其相关机理进行分析。结果表明,由于木材自身尤其是针叶树材剪切强度(ILSS)较低,PUR木材层压胶可用做斜纹布/木材复合的基体树脂;在3种UHMWPE产品形式中斜纹布的综合性能最优;在拉伸强度允许情况下,采用适当降低斜纹布铺装宽度比的方法可显著提高斜纹布/木材复合结构的ILSS值,并从胶层厚度变化入手对影响机理进行了分析。     

超高分子量聚乙烯纤维增强对木材破坏形貌及承载性能影响

选用PUR木材层压胶,设计"刨光锯材-超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维-单板"3层结构木质复合材,探索研究了UHMWPE纤维增强对木材抗弯性能、剪切性能以及单板厚度对其增强效果影响,并利用红外光谱(FT-IR)对脱粘纤维进行表征,进而对UHMWPE纤维增强机理进行了分析。结果表明,PUR木材层压胶可用于UHMWPE纤维/木材的复合,UHMWPE纤维增强明显改变了木材破坏过程和破坏形貌,提高了木材的承载性能,同时UHMWPE纤维增强效果与单板厚度密切相关。UHMWPE纤维的加入降低了胶合界面的剪切性能。     

基于声发射信号模式识别的UHMWPE/LDPE复合材料损伤机制分析

测定了 U HMWPE/ LDPE复合材料在准静态拉伸作用下的声发射 (AE) 信号 , 用无监督模式识别方法对预处理后的 AE信号进行分类 , 据此分析了几种试样 (0° 、90° 和 [ + 45° / - 45° ]) 的损伤机制。研究表明 ,模式识别 (PR) 方法能识别出试样中基体开裂、 纤维2基体界面脱粘、 纤维抽拔和纤维断裂等损伤模式 , 识别结果与利用扫描电子显微镜 (SEM) 对破坏断面观察得到的结果一致。U HMWPE/ LDPE复合材料的 AE信号特征只受损伤模式的影响而与试样类型无关 , PR方法能有效地区分不同损伤模式的 AE信号 , 每种损伤模式的 AE信号累计数对应变的关系曲线能清楚地反映复合材料的损伤进程。AE信号的 PR分析为复合材料的损伤机制分析提供了准确依据。      

Characterization of alendronate sodium-loaded UHMWPE for anti-osteolysis in orthopedic applications

Ultra-high molecule weight polyethylene (UHMWPE) loaded with alendronate sodium (ALN), a potential drug to prevent debris-induced osteolysis, was developed in our previous study. This study aims to investigate the wear performance of UHMWPE-ALNs. In this study, wear test, mechanical test, differential scanning calorimetry (DSC) and contact angle test were applied to characterize the wear performance, mechanical behavior and physical properties of UHMWPE-ALNs. The effect of ALN on the wear performance of UHMWPE-ALNs was investigated by scanning electron microscope (SEM), back scattering electrons (BSE) and energy dispersive X-ray spectrum (EDX). The results of wear test showed that the friction coefficient and volumetric loss of UHMWPE-ALN 0.5 wt.% were comparable with those of UHMWPE. The result of SEM-BSE-EDX revealed that the wear debris detached easily from the ALN-agglomerated regions, which was mainly responsible for the decrease of wear resistance of UHMWPE-ALN 1.0 wt.%. The loaded ALN resulted in the increase of hydrophilicity of UHMWPE-ALNs. The decrease of toughness and crystallinity of UHMWPE-ALN 1.0 wt.% attributed to the non-uniform distribution of ALN. The UHMWPE-ALN 0.5 wt.%, in which no ALN agglomeration was observed, possessed approving mechanical properties and wear performance, might have potential clinical application to prevent the debris-induced osteolysis in prosthetic joints.     

发泡废纸板纤维/LDPE复合材料的加工流变性及泡孔形态

以废弃瓦楞纸板纤维和低密度聚乙烯(LDPE)为基体辅以相应的相容剂、 润滑剂和发泡剂, 利用挤出发泡法制备了发泡废纸板纤维/LDPE木塑复合材料。通过熔融指数仪研究了废纸板纤维含量、 相容剂马来酸酐接枝聚乙烯(MAH-g-PE)的用量、 润滑剂的种类与用量以及发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)的用量对该复合材料加工流变特性的影响; 并利用SEM观察不同熔融指数的复合材料对泡孔形态的影响。结果表明: 随着废纸板纤维含量的增加, 复合材料的熔融指数(MFI)迅速下降; MAH-g-PE增加了纤维填料与树脂基体之间的相互作用, 复合材料的熔融指数随着相容剂用量的增加先降低后升高, 其含量的转变点为15%; PE蜡对复合材料的综合润滑作用最明显, 复合材料的熔融指数随着PE蜡的含量呈近线性变化; AC发泡剂的加入降低了复合材料的熔融指数, AC发泡剂的含量超过5%将使复合材料产生明显的壁滑移; 随着熔融指数的增加, 复合发泡材料的泡孔逐渐变大, 当熔融指数为1.5时, 泡孔大小适中且分布均匀。     

滑动方式下辐射交联超高分子量聚乙烯的生物摩擦学研究

采用热压固化成型法制得了尺寸范围在9～50μm、密度为0.9413g/cm3、相对分子量为6×106的粉末状超高分子量聚乙烯(UHMWPE)颗粒;并用γ射线平面静止辐照方法,分别用120kGy、250kGy和500kGy剂量辐照样品,辐照剂量率为5kGy/h.采用UMT-Ⅱ多功能摩擦试验机考察了不同辐射剂量下交联UHMWPE的生物摩擦学性能,采用电子扫描电镜(SEM)分析了磨损表面形貌并讨论了其磨损机理.结果表明,辐射剂量为120kGy的UHMWPE磨损率最小,随着辐射剂量的增加,摩擦系数逐渐增大,辐射交联后UHMWPE的摩擦磨损性能均优越于未辐射UHMWPE的摩擦磨损性能.     

超高分子量聚乙烯表面金属化及类金刚石薄膜沉积复合处理研究

采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)表面金属化及类金刚石薄膜沉积复合处理工艺,提高超高分子量聚乙烯的耐磨性.首先采用磁过滤阴极真空弧源沉积技术(FCVA)在UHMWPE表面制备约30nm钛金属层,使UHMWPE表面金属化,然后再沉积DLC薄膜,研究结果表明,UHMWPE表面金属化后,DLC薄膜沉积过程中,电荷累积效应消...