玻璃纤维-碳纤维混杂增强PCBT复合材料层合板的制备及低速冲击性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)预浸料,利用真空袋辅助热压工艺制备了玻璃纤维机织布-碳纤维机织布/聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(GF-CF/PCBT)混杂复合材料层合板。利用双悬臂梁(DCB)和三点端部开口弯曲(3ENF)试验对连续纤维增强PCBT复合材料层合板的层间强度做出评估。同时,利用低速冲击试验结合Abaqus/Explicit有限元仿真重点考察了混杂纤维增强PCBT复合材料层合板的低速冲击性能。试验结果表明:尽管CF/PCBT复合材料层合板具有优异的层间性能,当冲击能量为114.3J时,由于CF自身的脆性,CF/PCBT复合材料层合板被完全穿透,而GF-CF/PCBT混杂复合材料层合板只在表面形成凹痕。与纯CF增强PCBT复合材料层合板相比,铺层形式为[CF/GF/CF]25的GF-CF/PCBT混杂复合材料层合板的抗冲击损伤能力提高2倍。仿真得到的云图显示,冲击引起的应力在CF中的分布区域要明显大于在GF中的分布区域。     

多轴向玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏特性和损伤机制

通过对玻纤增强环氧乙烯基酯树脂(GF/EVE)和玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂(GF/UP)复合材料的多轴向铺层设计试件进行低速冲击、弯曲和剪切破坏性力学试验,分析了不同铺层方式的GF/EVE和GF/UP复合材料冲击、弯曲和剪切载荷作用下产生的损伤及失效模式。结果表明:在铺层设计与工艺相同的情况下,CF/EVE的弯曲强度、冲击韧性均优于CF/UP;[0,90]6试件冲击能量吸收性能优于其他五种铺层方式;铺设角设计、树脂基体类型、铺层厚度对层合板剪切力学性能的影响较小。并基于SEM与超声C扫描成像检测(C-SAM)对复合材料的微观界面脱粘机制及损伤演化行为进行阐释。     

混酸介质加速老化条件下玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯复合材料的耐久性

针对纤维增强塑料排烟筒工程应用中采用的玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯(GF/VE)复合材料和碳纤维-玻璃纤维/溴化环氧乙烯基酯(CF-GF/VE)复合材料分别进行混酸介质(H2SO4、HF、HCl和HNO3混合溶液)加速腐蚀试验,考察了3种温度下(25℃、55℃、80℃)的混酸介质浸泡后GF/VE与CF-GF/VE复合材料的质量及弯曲性能变化,并结合动态热力学性能、微观结构等分析了材料的性能衰减机制。结果表明:相同浸泡条件下,试样GF/VE的质量增重率高于CF-GF/VE,酸性介质在GF/VE和CF-GF/VE内部的扩散活化能分别为8.798kJ·mol-1和10.959kJ·mol-1;80℃浸泡2 160h后,CF-GF/VE复合材料的弯曲强度保留率为75.29%,而GF/VE的弯曲强度保留率仅为58.84%;DMA研究结果表明:常温条件下的腐蚀浸泡对材料的玻璃化转变温度Tg影响较小,加温条件下试样的Tg显著降低;SEM研究发现:混酸介质浸泡后,试样表面出现许多孔洞,同时纤维/基体界面发生了明显的脱粘破坏。     

PVP塑性界面层对CF/VE复合材料性能的影响

用热塑性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对商用炭纤雏(CF)表面进行不同的涂覆处理后，制备了炭纤维／乙烯基酯树脂基单向复合材料(CF／VE)。研究了PVP塑性界面层对复合材料的层间剪切强度(ILSS)、弯曲性能、断口形貌及动态热机械性能的影响。结果表明。在炭纤维保持原环氧上胶层的基础上直接涂覆PVP时。复合材料的ILSS和弯曲性能提高，纤维与乙烯基酯树脂基体的粘结性能得到改善；炭纤维脱除原环氧上胶层后涂覆PVP时。复合材料的ILSS和弯曲强度降低，纤维与基体的粘结性能变差；塑性PVP界面层的存在使复合材料的玻璃化转变温度(Tg)和弯曲模量提高，储能模量(E’)和能量损耗增大。     

界面应力对玻纤增强HDPE 基体伸展链晶体的诱导作用

本文采用SEM、SAL S、DSC 和材料力学性能实验等方法考察了界面粘结性、玻纤含量和试样熔体成型冷却速率等与其GF/ HDPE 复合材料基体晶态结构及材料力学性能间关系。实验结果表明: 在界面相存有较牢固的化学偶联作用条件下, 其材料试样熔体成型冷却过程中所产生的界面应力可应变诱导玻纤周围基体树脂伸展链晶体结构的形成, 并由此而明显改善了复合材料的拉伸、弯曲强度及其缺口冲击韧性。     

不同纤维织物/乙烯基酯复合材料的湿热老化

本文将不同纤维织物与750HOI环氧乙烯基酯树脂复合成三种层合结构的复合材料,对比研究了树脂浇铸体及复合材料在60℃与90℃去离子水中的湿热性能。通过材料的吸湿特性、弯曲性能、微观结构以及动态热机械性能的变化,分析了材料的湿热老化机理。研究表明:不同纤维织物增强的复合材料吸湿行为具有较大差异;90℃浸泡2160h后,添加碳纤维表面毡的复合材料F2弯曲强度保留率为70.42%,而表面层为方格布的复合材料J的保留率为51.88%;红外光谱(FTIR)研究表明:90℃湿热老化后复合材料基体树脂发生了水解断裂;扫描电镜(SEM)和动态热机械分析(DMA)研究发现:老化后复合材料中纤维/基体界面发生脱粘破坏,界面结合强度降低,试样的Tg和储能模量减小。     

固相接枝PP对PP/GF复合材料力学性能的影响

采用固相接枝的方法对聚丙烯（PP）进行表面改性,提高了其表面极性,增强其与玻纤（GF）之间的界面结合从而改善其与玻纤增强复合材料的力学性能。重点研究了偶联剂的种类、引发剂引发的固相接枝PP及其添加量对玻纤布增强PP复合材料片材的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的影响。结果表明,随着接枝PP添加量的增加,层间剪切强度增大,弯曲强度和模量可达到某一最高值。     

浸泡腐蚀对玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲性能的影响

制备了不同纤维质量分数的玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料。通过三点弯曲试验研究了纤维质量分数对复合泡沫材料力学性能的影响。将复合泡沫材料试件置于蒸馏水和海水中浸泡,研究了浸泡腐蚀对试件弯曲性能的影响,并结合扫描电镜照片分析其原因。研究表明:纤维质量分数越高,玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料的吸湿率越大,且在蒸馏水中的吸湿率较海水中的更大。试件的弯曲强度随纤维质量分数增加而增大,当纤维质量分数为10%时达到最大,比未添加纤维的试件增强了51%,之后则随纤维质量分数增加逐渐降低。浸泡腐蚀降低了试件的弯曲性能,其中海水浸泡后的试件弯曲性能最低。玻璃纤维-空心玻璃微珠/环氧树脂复合泡沫材料弯曲强度降低的直接原因是浸泡腐蚀使得部分玻璃微珠和玻璃纤维与环氧树脂基体间的界面层受到破坏。     

玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料的层间增韧及其低温下低速冲击性能

采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了四种无纺布(聚酰胺(PA)、聚氨酯弹性体橡胶(TPU)、乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)、共聚酯(PEs))层间改性的玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂(GF/EVER)复合材料层合板.在温度为20℃下进行落锤冲击实验,对比分析了不同层间改性的GF/EVER复合材料层合板的低速冲击响应特性和...     

CIP/GF/CF/EP吸波复合材料的制备及力学性能

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的结构型吸波材料,采用真空辅助成型工艺设计制备一种以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,玻璃纤维(GF)为透波层,碳纤维(CF)为反射层,环氧树脂(EP)为基体的吸波复合材料。研究了不同质量比CIP/EP对吸波复合材料力学性能和微波吸收性能的影响。通过FTIR和DSC分析可知CIP未与EP发生化学反应。SEM结果表明CIP能够在EP树脂基体中均匀分散,不趋向于纤维表面。力学测试分析结果显示:当CIP/EP质量比达到30%时,CIP/GF/CF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为347.56MPa,拉伸模量为25.99GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了4.3%和5.7%;弯曲强度为339.6MPa,弯曲模量为23.7GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了18.2%和71.2%。矢量网络分析可知复合吸波板的吸波性能随CIP含量的增加而增加,且吸波损耗反射峰值朝低频段移动。     

纳米SiO2/聚苯硫醚和SiO2-玻璃纤维/聚苯硫醚复合材料的性能

利用纳米SiO₂改性聚苯硫醚（PPS）树脂及玻璃纤维（GF）/PPS复合材料,探究纳米SiO₂对PPS树脂及GF/PPS复合材料性能的影响规律。采用熔融共混工艺制备纳米SiO₂/PPS树脂,并采用热压成型方法制备纳米SiO₂-GF/PPS复合材料,利用SEM、DSC、DMA和力学测试表征不同纳米SiO₂含量的SiO₂/PPS和SiO₂-GF/PPS复合材料。结果表明：纳米SiO₂通过熔融共混工艺能够均匀分散在PPS基体中,并提高PPS结晶度和弯曲性能。添加1wt%纳米SiO₂有效提高了GF/PPS复合材料的力学性能：层间剪切强度提高49.4%,弯曲强度提高30.6%,弯曲模量提高14.6%。纳米SiO₂的添加可以提高GF/PPS复合材料的玻璃化转变温度,同时纳米SiO₂能够改善树脂基体韧性并阻碍裂纹的扩展。     

纤维类别对三维浅交弯联复合材料弯曲性能影响的数值模拟

借助绘图软件PRO/E建立一种三层三维浅交弯联机织复合材料结构细观模型,并借助大型有限元软件ANSYS对该复合材料的弯曲力学性能进行模拟分析。分别将纤维材料定义为玻璃纤维和碳纤维,树脂基体定义为环氧树脂E51。对比在1kN的弯曲载荷作用下,两种不同类别纤维作为增强体时的复合材料、纤维增强体和树脂基体的应力、应变分布情况,预测复合材料的破坏形式,并与实验结果定性对比。结果表明,玻纤作为增强体时比碳纤维表现出更大的弯曲应力和弯曲应变,更容易发生破坏;1kN弯曲载荷作用下复合材料的破坏形式主要为纤维增强体的变形,树脂基体的碎裂以及纤维增强体和树脂基体间的脱粘。     

原位在线监测多因素协同对玻璃纤维/环氧树脂复合材料热老化性能的影响

针对玻璃纤维增强聚合物(GFRP)复合材料作为火电烟囱内衬的服役老化问题,以玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)复合材料为研究对象,用正交试验法研究温度、偶联剂含量和热流老化时间等因素对GF/EP复合材料热损伤后的质量损失率、弯曲强度和剪切性能的影响。采用金相显微图像处理法测量计算GF/EP复合材料的孔隙率,使用自主设计并搭建的原位在线监测系统对GF/EP复合材料进行测试。结果表明,不同因素对GF/EP复合材料性能的影响程度不同。偶联剂含量的增加会有限改善GF/EP复合材料的质量损失率,而温度因素对复合材料弯曲强度的影响较大,复合材料本身存在的后固化行为会影响弯曲性能的变化趋势,随温度升高弯曲强度总体下降了11.8%。GF/EP复合材料的层间剪切强度与热老化时间密切相关,16 h相比8 h热流老化后的层间剪切强度均值提高了10.2%。      

GF／PTT复合材料的力学性能和流变行为

采用扫描电子显微镜(SEM)和毛细管流变仪研究了玻璃纤维(GF)/聚对苯二甲酸丙二酯(PTT)复合材料的界面性能和流变行为。结果表明,材料断面较整齐,纤维与基体界面粘接牢固而拔出较少,表现出较强的整体承载负荷能力。部分暴露的GF表面仍附着大量树脂,说明纤维与基体间的界面粘接性能很好,GF的界面处理效果较好。复合材料熔体在剪切作用下为假塑性流体,表观黏度随剪切速率升高而下降。在相同剪切速率下,GF含量增加,非牛顿指数n增大,熔体黏度逐渐变小,且都低于纯PTT熔体黏度。粘流活化能随GF含量的增加先增加后降低。     

玻璃纤维表面纳米SiO_2改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)表面纳米SiO2改性对GF增强树脂基复合材料力学性能的影响,利用真空辅助模压(VAMP)工艺制备了不同含量的纳米SiO2表面改性GF增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。分析了GF表面改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响,研究了纤维表面改性对GF/PCBT复合材料抗湿热老化性能的影响规律。纤维拔出试验结果表明:经表面处理的GF/PCBT复合材料的界面剪切强度提高了1.16倍;采用含量为0.5wt%和2wt%(与树脂质量比)的纳米SiO2处理GF表面后,复合材料的三点弯曲强度分别提高1.5倍和1.67倍,弯曲模量分别提高1.03倍和1.17倍。SEM结果显示:当纳米SiO2用量为2wt%时,破坏后的纤维表面被树脂完全覆盖,树脂与纤维粘结良好。在湿热条件下,由于纳米SiO2颗粒的存在,水分子很难通过界面相扩散到改性后的材料内部,其抗湿热性能提高。     

酰胺链硅烷界面结合剂对尼龙66/玻纤复合材料性能的影响

采用熔融挤出共混制备了尼龙66(PA66)/玻璃纤维(GF)复合材料,比较了常用硅烷偶联剂KH550与不同有机酸封端的酰胺链硅烷界面结合剂(ASI)对复合材料的力学性能、动态力学性能及界面层结构的影响,探究了复合材料中界面层形成的机理。结果表明,ASI与玻纤表面反应发生了化学反应,ASI添加量为1.5%时,对PA66/GF复合材料的力学性能改善效果最明显,其中,以对苯二甲酸封端,相对分子质量为2000左右的PTA-ASI使PA66/GF复合材料的界面能力提升最高,拉伸强度提高了54.8%,复合材料的综合性能提高最为显著。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强PCBT复合材料及其性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)原位聚合制备了连续玻璃纤维(GF)增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。考察了聚合反应中催化剂用量对PCBT结晶度以及GF/PCBT复合材料力学性能的影响。当催化剂用量为0.5%(质量分数)时, PCBT的结晶度为53%, GF/PCBT的力学性能达到最佳, 拉伸强度为522 MPa, 拉伸模量为27 GPa, 弯曲强度为481 MPa, 弯曲模量为24.8 GPa, 层间剪切强度(ILSS)为43 MPa。SEM观察表明, 发现催化剂用量为0.5%时, 树脂与纤维的结合性较好。进一步研究了淬火和退火后处理对复合材料力学性能的影响。发现复合材料退火处理后具有较好的力学性能, 其中拉伸强度为545 MPa, 弯曲强度为495 MPa。     

玻璃纤维织物/聚苯硫醚粉叠层模塑工艺与性能

研究聚苯硫醚(PPS)树脂粉与玻璃纤维织物(GF)叠层模塑(粉末工艺)制复合材料的工艺与性能。测试各种工艺条件制GF/PPS层板的弯曲力学性能、动态力学性能,用扫描电镜(SEM)探查树脂对纤维的浸渍及纤维/基体的界面粘合情况。SEM分析结果表明,粉末工艺制得的PPS基复合材料呈现高的力学性能,是由于树脂对纤维的均匀浸渍和良好的纤维/基体的界面粘合。熔前热压、高温成型、退火处理是粉末工艺制高质量GF/PPS层板的工艺要点。      

水环境下剑麻纤维/玻璃纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

以聚丙烯树脂(PP)为基体,剑麻纤维(SF)、玻璃纤维(GF)为增强材料。采用熔融共混、模压成型工艺制备PP/SF/GF复合材料。室温条件下,将试样在水中浸泡不同时间,分析其吸水率及性能的变化。结果表明,复合材料的吸水率均随浸泡时间的延长和SF/GF含量的增加而逐渐增加,其冲击强度和弯曲强度均随浸泡时间和SF/GF含量的增加呈下降趋势。同时,复合材料的热稳定性、PP相的结晶速率及结晶度也有所降低。     

GF/PCBT复合材料熔融连接接头失效分析的实验研究与数值模拟

为了解决高黏度热塑性树脂难以制备高强度、大尺寸纤维增强热塑性复合材料构件的问题,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺与热压工艺相结合的方法,以环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)在催化剂作用下聚合成的聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)为基体,制备了纤维体积分数达70%的连续玻璃纤维(GF)/PCBT复合材料层合板及熔融连接件,并测得其力学参数。采用数值模拟方法对连接界面层数分别为1、2、3层的A、B、C型3种不同方案的GF/PCBT复合材料熔融连接接头的承载能力和失效模式进行了预测。结果表明:不同的结构设计方案对GF/PCBT复合材料接头性能的影响较大,当连接长度在一定范围内时,接头区域主要发生界面分层失效,接头处复合材料的翘曲为界面裂纹加速扩展的主要因素,C型连接方式的接头结构承载能力相比于A型连接方式有明显提高;增加C型接头连接长度,试件承载能力提高,直至接头处界面分层失效和纤维、基体失效同时发生;继续增加连接长度,纤维与基体失效将成为接头区域的主要失效模式,此时承载能力无明显提升。