蒸汽爆破处理对酚醛/SF/GF复合材料静态及动态力学性能的影响

为研究经蒸汽爆破处理过的剑麻纤维(SF)对酚醛/SF/玻璃纤维(GF)共混复合材料的界面作用及力学性能的影响,对蒸汽爆破处理过的SF、GF和酚醛树脂(PF)进行辊炼、模压成型,制得PF/SF/GF复合材料.采用静态、动态力学分析研究了SF含量对复合材料力学性能的影响,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了材料冲击断面的形态.结果表明,SF的加入对PF/SF/GF复合材料的性能有较大提高,与未加入SF相比,当m(SF)∶m(GF)=1∶1时,复合材料的冲击强度提高了25%,耐磨性能提高了66%,损耗峰向高温方向移动了约12℃.冲击断面的SEM分析说明复合材料的界面粘结作用有了明显的改善.     

SF/PP木塑复合材料的结构与性能

采用熔融法制备了剑麻纤维（SF）/聚丙烯（PP）木塑复合材料,研究了复合材料的力学性能、热性能、晶态结构和微观结构。结果表明：SF对PP有良好的增韧效果,当添加20%SF时木塑复合材料的冲击强度可达21.99 kJ/m2,SF在PP结晶过程中起到结晶成核剂作用,提高了PP的结晶速率和结晶度。SF/PP木塑复合材料的热稳定性比纯PP好,复合材料中PP的晶态结构仍以典型的α晶型为主,SEM结果表明SF与PP间有较好的界面粘结性。     

玻璃纤维的含量对复合材料的力学性能影响及表征研究

为研究不同质量分数的玻璃纤维对增强聚丙烯复合材料力学性能的影响,选择直径为10μm的玻璃纤维制备复合材料小样.测试在不同质量分数时材料的拉伸强度、弯曲弹性模量等力学性能,并应用扫描电镜(SEM)对其微结构进行表征.结果表明:玻璃纤维质量分数对复合材料的取向分布有很大影响,随着玻璃纤维质量分数增加,拉伸强度增大,但弯曲弹性模量、弯曲强度变化不明显.此外,随着质量分数的增加,复合材料的脆性变大;SEM分析表明复合材料中玻璃纤维有一定的取向且分布相对均匀,玻璃纤维和复合材料基体结合良好.     

改性芳纶纤维/水泥砂浆复合材料的力学性能

采用化学法、等离子体法、紫外线法处理芳纶纤维,考察改性纤维对水泥砂浆力学性能的影响.实验结果表明,化学法改性的芳纶纤维在芳纶纤维/水泥砂浆复合材料中能够形成良好的界面结合,使其力学性能得到显著改善.利用扫描电镜对试样进行了微观分析,初步探讨了改性芳纶纤维在水泥砂浆中的作用机理.     

剑麻纤维和玻璃粉对混凝土力学性能的影响

通过混凝土抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度试验,研究不同掺量的玻璃粉(5%、10%、15%、20%)替代水泥及复掺不同掺量的剑麻纤维(0、1.5 kg/m³、3.0 kg/m³、4.5 kg/m³)对混凝土力学性能的影响,分析得出最佳的玻璃粉和剑麻纤维掺量。试验结果表明：玻璃粉和剑麻纤维协同使用对混凝土的抗压强度影响较小,当玻璃粉的掺量为10%～15%,剑麻纤维的掺量为1.5 kg/m³时可以显著提高混凝土的抗折强度及劈裂抗拉强度,掺入玻璃粉在一定程度上可降低混凝土的力学性能,而掺入适量的剑麻纤维则可以改善玻璃粉混凝土的力学性能。     

碱处理对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

以丙纶长纤为经纱,剑麻连续长纤为纬纱,织成剑麻/PP平纹机织物。采用不同浓度的氢氧化钠对织物进行碱处理,将处理后的织物与聚丙烯薄板模压成型,制备出剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料。采用SEM对碱处理前后的剑麻纤维形貌进行分析,讨论不同碱处理浓度对复合材料力学性能的影响。结果表明：碱处理对剑麻连续长纤的表面具有刻蚀作用,以及对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料的动态热机械性能、拉伸性能、弯曲性能均有一定的影响。     

剑麻纤维水泥基复合材料弯曲力学性能

通过在水泥基复合材料中掺入不同长度的剑麻纤维,研究剑麻纤维长度对水泥基复合材料抗折强度的影响。试验结果显示,剑麻纤维能有效抑制试件中的细小裂缝,提高试件抗折强度。试件的抗折强度会随掺入剑麻纤维长度的增加而出现先增大后降低的变化规律。剑麻纤维长度超过３ｃｍ时,在水泥基体中会出现较严重的结团、缠绕等现象,试件抗折强度增长率降低。当剑麻纤维长度为３ｃｍ,龄期为２８ｄ时,剑麻纤维水泥基复合材料试件的抗折强度达到最高。     

可降解PLA/黄麻新型复合材料的制备与力学性能

讨论了聚乳酸/黄麻层压型复合材料的实验制备方法,通过改变聚乳酸与黄麻纤维的质量分数、黄麻纤维铺向角和铺层顺序等条件制备复合材料,分析这些条件对复合材料拉伸、弯曲和冲击等性能的影响。研究表明,当PLA/黄麻的质量分数为0.6∶0.4和铺向角为45°时,其复合材料分别有较好的力学性能。     

偶联剂对小麦秸秆/PP复合材料力学性能的影响

通过接触角测量仪测试KBM-403偶联剂处理前后秸秆表面的亲水性,并利用扫描电镜观测秸秆表面形貌,用X光电子能谱对秸秆改性前后元素种类和含量进行表征。采用热压成型法制备了小麦秸秆/聚丙烯（PP）复合材料,研究浓度为1%、4%、7%、10%的KBM-403偶联剂处理小麦秸秆后,对于秸秆/PP复合材料力学性能的影响,研究结果表明：偶联剂处理后,秸秆表面疏水性增强,观测到表面形成薄膜。随着偶联剂浓度的增加,秸秆/PP的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈先增大后减小的趋势。当偶联剂的浓度为1%时,拉伸强度和弯曲强度达到最大,分别为6.69 Mpa、12.74Mpa。当偶联剂浓度为4%时,其冲击强度达到最大为19.65KJ/m2。     

模压工艺对CF+G/PEEK复合材料力学性能的影响

采用模压法制备了碳短纤维和石墨混合填充聚醚醚酮复合材料,以拉伸强度和冲击韧性作为力学性能评价指标,探讨和分析了制备工艺对CF+G/PEEK复合材料力学性能的影响,优化出了较佳的模压制备工艺参数。实验结果表明,较佳的模压制备工艺参数为:为加热温度390℃、保温时间20min、保压温度320℃、保压压力43MPa、保压时间15min。     

不饱和聚酯/剑麻纤维复合材料的制备及其耐磨性能

采用碱处理、热处理、碱热处理、热-碱处理、乙酰化处理、氰乙基化处理、高锰酸钾处理以及TDI和偶联剂处理等不同的物理和化学方法对剑麻纤维(SF)进行处理，然后将SF细化，与不饱和聚酯塑料共混，通过模压成型方式制成不饱和聚酯／剑麻纤维复合材料．研究表明：固定剑麻纤维的用量，采用化学方法处理的SF，其复合材料比采用物理方法处理时材料的耐磨性能好，尤以TDI处理方法为最好，复合材料耐磨性比未处理体系提高了68．77％；复合材料的耐磨性能随剑麻纤维含量的增大而变好．     

电工环氧树脂固化工艺研究

电工环氧树脂的固化剂选用甲基六氢苯酐（MHHPA）酸酐体系,并对固化浇注工艺及填料改性处理固化体系进行研究.固化剂、填料等改性剂的用量,固化体系的配方配比、工艺特性等方面对固化产物电学性能、机械性能都产生一定的影响.固化体系采用环氧树脂100份,甲基六氢苯酐86份,咪唑0.8份,二氧化钛3份,偶联剂KH5501份时,固化产物抗拉强度61.972 MPa,冲击强度6.172 kJ/m^2,介电常数2.268,介电损耗角正切0.001 9,体积电阻率3.076×1015.此种环氧树脂材料可适用于高压大电流开关、高压变压器绝缘子及高压组合电器等高科技领域,满足其在电工工业领域的应用要求.     

Effects of Fiber Surface Pretreatment and Composite Post-treatment on Mechanical Properties of 2D-Cf/PhosphateGeopolymer Matrix Composites

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纤维表面改性和后处理对2D-碳纤维强韧磷酸盐无机聚合物复合材料力学性能的影响

何培刚^1,2，贾占林^1,2，付帅^1,2，王加涛^1,2，段小明^1,2，杨治华^1,2，贾德昌^1,2，周玉^1,2

（1哈尔滨工业大学 材料科学系，特种陶瓷研究所，哈尔滨 150001；

2 先进结构功能一体化材料与绿色制造技术工信部重点实验室，哈尔滨工业大学，哈尔滨 150001）

中文说明:

无机聚合物因其具有良好的耐热性、阻燃性、环境友好等特性受到广泛关注。然而其主要缺点为强度低、脆性大、应用可靠性差，因此需要对其进行强韧化处理。本文采用超声辅助浸渍法制备了二维连续碳纤维（Cf）增强的磷酸盐基无机聚合物复合材料，通过X射线光电子能谱（XPS），X射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）研究了纤维表面处理和复合材料高温处理对复合材料性能的影响。结果表明，表面处理可显著改善碳纤维和基体之间的界面相互作用，这在提高复合材料力学性能方面起着关键作用，所制备复合材料的弯曲强度和杨氏模量分别为156.1 MPa和 39.7 GPa，同时其断裂过程完全不同于无机聚合物基体，表现为伪塑性断裂特征，从而使其应用可靠性显著提高。此外，采用后续Sol-SiO2再浸渍处理可提高复合材料致密度从而进一步改善复合材料的力学性能。本文的研究结果提供了一种改善复合材料界面性能的新思路，所制备复合材料表现出较高的力学性能和非灾难性断裂特征，同时具有低温制备、高温服役的突出特性，在高马赫数飞行器多功能防热承载构件上具有潜在的应用前景。

关键词：无机聚合物，碳纤维，复合材料，表面改性，力学性能

     

Mechanical Properties of Phenolic-Resin Composites Reinforced with CF/BF Interlayer Hybrid Fibers

Phenolic-resin composites reinforced with carbon fiber (CF) and basalt fiber (BF) interlayer hybrid fibers plain fabric were fabricated. The tensile strength, compressive strength and interlaminar shear strength of the prepared composites were studied. The results indicated that hybrid fibers reinforced composites possessed the advantages of both CF and BF. When resin content was 35% by volume fraction, the comprehensive mechanical performance of BF/CF reinforced phenolic resin composites reached the optimal values with the warp and weft direction tensile strength, compressive strength and interlayer shear strength being 252 MPa and 487 MPa, 105 MPa and 129 MPa, 21 MPa and 20 MPa, respectively. The scanning electron microscope (SEM) observations showed that the BF/CF hybrid fibers reinforced composites had better interfacial adhesion.     

偶联剂对杜拉纤维/呋喃砂浆力学性能的影响

研究了不同体积含量的杜拉纤维及同一体积含量的杜拉纤维经不同的硅烷偶联剂处理后掺入呋喃树脂砂浆中，其力学性能的变化。实验结果表明：掺入不同体积含量的杜拉纤维后，其劈拉、轴拉、抗折强度的最大增幅分别为9．6％、8．3％、9．7％；经硅烷偶联剂WD560处理后的杜拉纤维加入呋喃树脂砂浆后，其劈拉、轴拉、抗折强度的最大增幅分别为63．2％、153％、153％；而抗压强度都略有降低。     

双层混杂纤维／炭黑改性环氧树脂复合材料的制备及其吸波性能

通过采用整体压制的方法制备了双层混杂纤维／炭黑改性环氧树脂复合材料,对其吸波性能进行了研究。结果表明：随着炭黑含量的增加,材料的反射衰减峰向低频移动,当炭黑含量较高时,吸收主要作用在低频波段,且存在明显的双反射衰减峰。当炭黑含量为6％时,在13．6GHz处反射衰减峰值可达-20．6dB,≤-10dB的有效带宽为3．6GHz。当炭黑含量为8％时,双反射衰减峰分别在10．6GHz和7．8GHz,峰值分别为-17．0dB和-14．9dB,≤-10dB的有效带宽为6．7GHz。     

固化剂对环氧树脂/蒙脱土纳米复合材料中蒙脱土剥离行为的影响

采用阳离子交换的方法对蒙脱土进行了有机改性，使蒙脱土由亲水性变成亲油性，并使其层间距由原来的1．2nm扩大到2．2nm。分别使用甲基四氢苯酐和4，4’-二胺基二苯基甲烷为固化剂，制备两种环氧树脂／蒙脱土纳米复合材料，并用x一射线衍射仪和透射电镜(TEM)分析有机蒙脱土在环氧树脂中的剥离行为。研究表明，固化剂的选择对有机蒙脱土的剥离行为有很大的影响，用固化剂甲基四氢苯酐和促进剂苄基二甲胺后，有机蒙脱土容易被剥离而得到剥离型的纳米复合材料，而用4，4’-二胺基二苯基甲烷固化剂未能使有机蒙脱土剥离后形成插层型纳米复合材料。     

剑麻纤维/砂土复合材料三轴剪切强度特性

为改善砂土的抗剪强度特性,针对剑麻纤维加筋砂土复合材料,通过一系列不固结不排水三轴试验,对不同纤维掺量、纤维长度和砂土干密度条件下剑麻纤维/砂土复合材料的剪切强度特性进行深入研究,并对剑麻纤维加筋机制进行分析。试验结果表明：复合材料中纤维相对含量改变时,初始刚度变化不大;适量的纤维掺量和纤维长度可以在砂体内形成三维网状结构,对比未加筋试样黏聚力显著提高,表明纤维加筋可有效提高砂土的抗剪强度;由于密度增加使得剪切过程中纤维与砂颗粒间的咬合和滑动摩擦力增加使复合材料抗剪强度显著提高;围压增加纤维与砂土界面有效接触面积导致砂土抗剪强度与峰值偏应力明显增强。采用剑麻纤维加筋砂土可增强砂土间界面作用力,明显改善砂土抗剪强度特性。