超高分子量聚乙烯纤维防弹复合材料的研究

讨论了不同基体种类、不同结构超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维复合材料的防弹性能。实验结果表明：聚氨酯(PU)和低密度聚乙烯(LDPE)均可以作为UHMWPE纤维防弹复合材料的基体使用；正交辅层结构为UHMWPE纤维防弹复合材料的首选结构。另外，还研究了基体含量、模压工艺对UHMWPE纤维复合材料防弹性能的影响，确定以LDPE为基体时其最佳基体含量在26％左右，同时指出模压工艺对复合材料的防弹性能无显著相关性。     

正交试验分析铬酸改性UHMWPE纤维

设计正交试验对UHMWPE纤维进行铬酸改性,通过分析正交试验结果得到最优的铬酸改性工艺,并对经最优铬酸改性工艺处理前后UHMWPE纤维的表面形貌、接触角、红外光谱进行了测试和对比分析,得到结论:处理液配比K_2Cr_2O_7:H_2O:H_2SO_4为7:12:82,处理温度为63℃,处理时间为10min。     

超高分子量聚乙烯冻胶纤维伸流变性能的研究

本通过恒速拉伸测力仪探讨了超高分子量聚乙烯冻胶纤维的拉伸流变性质，发现它的表现拉伸粘度，ηｅ与拉伸形变速率ε之间的关系曲线因温度和拉伸倍数λ的不同可分为三种类型。三种曲线均在ε＝０．００５ｓ＾－１左右发生了重大转析，说明ε＝０．００５Ｓ＾－１处于聚乙烯冻胶纤维在拉伸时，大分子链缠结与解缠这对矛盾的关节点。不仅ηｅ与ε的曲线在此处发生重大转折，而且拉伸应力σｅ与ε的关系曲线也在此处出现极大值。实验     

紫外辐射交联对UHMWPE／CNTs复合纤维蠕变影响研究

超高分子量聚乙烯／碳纳米管复合纤维拥有高强度,高模量等性能,在防弹等方面有广泛的应用,但在使用中容易发生蠕变。文章通过在光化学反应仪上对超高分子量聚乙烯／碳纳米管复合纤维进行紫外光辐射交联,辐射交联后分析蠕变性能及凝胶量的变化。结果表明,纤维随着交联液浓度的增加,纤维的凝胶量增加,抗蠕变性能增强;随着紫外辐射时间的延长,纤维的凝胶量增加,抗蠕变性能增强,当辐射时间较长时,其抗蠕变性能下降,紫外光辐射时间为8min时,效果较好。同超高分子量聚乙烯相比,加入碳纳米管后复合纤维有更好的抗蠕变性能,辐射交联后复合纤维抗蠕变性能有更大的改善。     

填料改性UHMWPE基复合材料拉伸磨损性能的研究

研究了填料颗粒改性的超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）体系的拉伸与磨损性能。加入少量的粉煤灰（＜１０％）和ＳｉＣ（３０％）可提高体系的拉伸强度，并且颗粒越细小，越有利于拉伸强度的提高。ＳｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，特别是４０目石英砂可大幅度提高（约４～６倍）体系的耐磨料磨损能力。试验结果表明，载荷Ｐ是影响ＵＨＭＷＰＥ体系磨损率的重要因素。载荷越大，磨损率越高，而与相对摩擦速度ｖ关系不大。所得结果为减粘耐磨复合材料的仿生设计提供了可靠的依据     

纳米填料增强UHMWPE–橡胶水润滑摩擦学性能

为了研究水润滑条件下试验载荷和速度对纳米碳化硅填料（Nano–SiC）改性超高分子量聚乙烯（UHMWPE）–橡胶复合材料摩擦学性能的影响,通过高温混炼、热压成型制备Nano–SiC辅以聚四氟乙烯（PTFE）填充改性UHMWPE–橡胶复合材料;采用MRH–3型环–块摩擦试验机探究4种不同载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能,采用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和非接触光学3维轮廓仪对试样微观磨损表面形貌分析,从微观层面探究改性复合材料的摩擦机理。试验结果表明：在定载变速条件下,速度由0.005 m/s升到0.541 m/s时,改性复合材料的动、静摩擦系数均呈现大幅下降趋势,摩擦系数波动归于平稳,黏–滑现象逐渐减弱直至消失。试验载荷和纳米粒子含量的变化与试样摩擦磨损程度呈负相关：在水润滑条件下,随着纳米粒子含量增加,摩擦系数与磨损率均出现明显降低,填充比例5%的复合材料摩擦学性能最佳,摩擦系数整体较UHMWPE–橡胶材料降低35%,磨损率降低46.6%,磨损表面形貌也随之发生改变;随着载荷的增加,复合材料的磨损率从1.25×10~(–6) mm~3/(N·m)降至0.40×10~(–6) mm~3/(N·m)。Nano–SiC的含量与工况载荷压力对摩擦磨损均存在一定影响,即填充适量Nano–SiC的UHMWPE–橡胶复合材料能减轻黏–滑现象,与一定工况压力下的对偶钢环组成的摩擦配副能有效改善摩擦性能,有利于减小水润滑轴承的磨损,增强传动系统服役寿命。     

亚麻纤维毡增强复合材料及其性能分析

采用针刺无纺布的加工方法制作了亚麻纤维毡，通过真空辅助树脂传递模塑法复合固化了亚麻纤维毡增强树脂复合材料，并与玻璃纤维布增强树脂复合材料进行了拉伸与弯曲性能对比，利用扫描电镜对试样断口形貌进行了观察，考证和分析了亚麻纤维针刺无纺布增强复合材料的破坏机理与力学行为，研究结果可为进一步开发亚麻纤维增强复合材料提供理论依据和基础数据。     

纤维增强水泥基复合材料研究的若干问题探讨

对水泥基材料耐久性差的主要原因，纤维在水泥基材料中可能存在的主要增强作用，影响纤维增强效果和复合材料耐久性的主要因素及该材料主要力学性能有关研究模型进行了综述，分析了研究中存在的问题及今后的研究趋势。     

双向纤维增强复合材料拉伸试验研究

纤维增强复合材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点,广泛应用于工程结构加固中。针对双向纤维增强复合材料的特点设计单轴拉伸试验装置,对双向纤维增强复合材料进行拉伸试验,研究破坏特征、抗拉强度、弹性模量及伸长率等,分析双向纤维增强复合材料力学性能的影响因素。试验表明,纤维原丝的抗拉强度不可直接作为编织纤维增强复合材料抗拉强度的设计值用于加固设计,其破坏表现出明显的脆性断裂,而且纤维材料的种类、纤维材料的制作工艺对纤维增强复合材料的力学性能具有一定的影响。     

铬酸处理液对UHMWPE纤维及其砂浆强度的影响

为研究铬酸处理液对UHMWPE纤维及其水泥砂浆强度的影响,对纤维断裂强度及其砂浆力学强度进行了测试,并采用SEM对微观改性机理进行了分析。结果表明,铬酸对低纤度纤维的处理效果较好,改性纤维砂浆的抗折强度与纤维的处理程度成正相关性;在纤维掺量为0.7kg/m3时,相比于预处理纤维砂浆,1 760Dtex改性纤维对砂浆抗折强度提高12%,但对砂浆抗压强度提高不明显;相比于素砂浆,1 760Dtex改性纤维对砂浆抗折强度提高28%,抗压强度提高19%;在相同纤维掺量情况下,低纤度纤维对砂浆强度的改善较好;SEM测试发现处理后低纤度纤维表面的斑纹和凹槽更明显,这决定了改性纤维砂浆的力学性能。     

超高分子量聚乙烯（UHMWPE）冻胶丝在拉伸初级阶段的结构演变

聚乙烯在白油中溶胀后形成半稀液,经双螺杆挤出机、纺丝箱等,通过凝胶纺丝技术获得冻胶丝,再经连续拉伸得到 UHMWPE 纤维。采用扫描电子显微镜（SEM）、小角和宽角 X 射线散射（SAXS 、WAXS）测试分析,建立了纤维在拉伸初级阶段结构演变过程的模型。结果表明,在 110 ℃（接近熔点的温度）连续拉伸,片晶向纤维晶转变的过程首先是拉伸诱导结晶的过程。随着拉伸持续,晶体被破坏,分子链被不断拉出晶体块并充分展开,最终形成伸直链纤维。     

熔纺UHMWPE/聚烯烃纤维的原液着色

为提高铁黄颜料在熔纺过程中与UHMWPE(超高分子量聚乙烯)/聚烯烃共混体系的相容性,采用硅烷偶联剂KH-570对铁黄颜料进行表面改性;通过熔体扭矩、流变性能、断裂强力、DSC、X光衍射等表征手段研究了铁黄颜料表面改性及其添加量对UHMWPE/聚烯烃共混体系熔纺性能和有色纤维性能的影响。结果表明:硅烷偶联剂表面改性能够有效提高铁黄颜料在共混体系中的分散性能;随着颜料添加量的提高,低剪切速率下UHMWPE/PO/颜料共混体系黏度逐渐增大,高剪切速率下其黏度与UHMWPE/PO共混体系相似;当改性颜料添加量为3%时,UHMWPE/PO/铁黄颜料具有良好可纺性;熔纺UHMWPE/PO原液着色纤维机械性能随铁黄颜料含量的增加而下降,当颜料添加量为1%时,所得有色纤维断裂强度505.78 MPa、结晶度44.2%、K/S值8.95、色牢度良好。     

不锈钢纤维增强ZA43复合材料的常压铸渗工艺

通过常压铸渗工艺制备了不锈钢纤维增强ZA43合金复合材料,分析了浸渗时间,N2保护对浸渗过程和复合效果的影响,研究结果表明,在一定时间和体积比下,浸渗过程宏观上是完全的,所获得的复合材料硬度和耐磨性都有不同程度的提高,但纤维与基体界面杂质和反应的控制还需进一步研究。     

超高分子量聚乙烯纤维拉伸性能改进

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)添加纳米氧化铝(NAL),酸蚀纳米氧化铝(ATNAL)及功能化纳米氧化铝(FNAL)可制得拉伸性质更优异的复合纤维。正如傅里叶红外光谱分析中所述,在功能化过程中马来酸酐接枝聚乙烯(PEg-MAH)分子成功接枝在ATNAL表面,使得FNAL样品比表面积数值明显增大。当添加极少量的FNAL时,UHMWPE/FNAL(F100Aax%-81PEg-MAHzy)初丝拉伸性能得到明显增强。本文对UHMWPE/NAL,UHMWPE/ATNAL及UHMWPE/FNAL初丝热学性质及拉伸性质进行分析,并研究纳米氧化铝对纤维拉伸性质的影响。     

连续表面处理超高分子量聚乙烯纤维的研究

用不同方法对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维进行连续表面处理,研究了不同处理液和处理工艺对UHMWPE纤维增强复合材料界面粘结强度的影响.用扫描电子显微镜、偏光显微镜等方法,分析了处理前后纤维表面性能、表面形貌的变化.研究结果表明,经过表面处理后,纤维在保持原纤维力学性能的同时,与树脂的粘结性得到很大的提高.     

纤维增强复合材料加固混凝土柱的研究进展

基于纤维增强复合材料（FRP）约束混凝土柱的相关研究,从FRP约束混凝土柱的应力-应变关系、轴心受压和偏心受压力学性能、抗震性能以及有限元数值模拟等几个方面,对FRP约束混凝土柱的研究现状和各方面的相关控制因素进行了系统阐述,重点分析了FRP侧向约束强度、刚度、FRP类型、柱截面形状、未约束混凝土强度、倒角半径、截面长宽比等因素对约束效果的影响,为FRP加固混凝土柱的进一步研究提供了参考。     

纤维增强泡沫陶瓷材料的制备及性能

通过制定合理的工艺参数，采用有机泡沫浸渍法研制了纤维增强泡沫陶瓷材料，借助性能测试及SEM、OM显微结构分析方法分析了高强度泡沫陶瓷材料制备的可能性及锆纤维含量对工艺材料强度的影响。结果表明锆纤维含量对泥浆的流动性有很大的影响，但可以通过控制稀释剂的用量与球磨时间进行调整，锆纤雏的加入量为0．9％～1．4％时对泡沫陶瓷材料有较好的增强作用。     

光交联UHMWPE纤维的凝胶质量分数及热性能

通过对ＵＨＭＷＰＥ纤维凝胶质量分数的测定,热机械分析、红外光谱（ＦＴＩＲ）及扫描电镜（ＳＥＭ）分析,对影响纤维凝胶质量分数的因素进行了讨论,并对原纤维和经紫外光照交联的ＵＨＭＷＰＥ纤维的结构,性能等进行了比较,试验结果表明,经光交联的纤维,其原有的一些不良性能得到了改善。     

纤维混杂对超高性能纤维增强水泥基复合材料力学性能的影响

采用最紧密堆积理论对UHPFRC进行配合比设计,并通过应用Excel Solver Tool进行编程求解,实现了UHPFRCC符合体系的理论设计,利用石灰石粉改善流动性的作用得到最终配合比。基于基准配合比,研究了钢纤维与合成纤维混杂对UHPFRCC的力学性能的影响。试验结果表明：基于Dinger-Funk模型可实现自密实UHPFRCC的配合比设计;混杂纤维可增强UHPFRCC的抗压强度,但抗折强度有所降低;相比于单掺2%钢纤维的UHPFRCC,合成纤维的取代掺入均降低了UHPFRCC的抗压强度和抗折强度。