X-cor夹层结构的力学性能试验研究

X-cor夹层结构比强度高,比刚度大,有望取代传统蜂窝夹层结构作为航空航天器的主承力结构材料。采用真空固化成型工艺,通过改变Z-pin的植入参数制备了X-cor夹层结构,研究了Z-pin植入角度、植入间距和直径对其平压、剪切和拉伸性能的影响。研究结果表明,Z-pin的植入参数对X-cor夹层结构的力学性能影响显著。随Z-pin植入角度的增加X-cor夹层结构的平压性能降低,剪切性能增强,拉伸模量减小,拉伸强度先增加后减小。随Z-pin植入间距和直径增加,X-cor夹层结构力学性能均增加。与泡沫夹层结构相比,X-cor夹层结构压缩、剪切和拉伸模量的测试值分别提高了1.26～5.15倍、2.50～13.56倍和1.90～2.71倍,压缩、剪切和拉伸测试值分别提高了1.63～9.20倍、1.28～2.03倍和1.01～2.30倍。     

茂金属聚乙烯的固态挤出行为及力学性能

主要采用一种具有复合应力场的挤出口模．通过固态挤出茂金属线性低密度聚乙烯获得双向自增强片材。研究表明，茂金属聚烯烃可成功地进行固态挤出．所得到自增强片材的纵横向屈服强度都有明显提高，纵向屈服强度最大提高了5倍．横向屈服强度最大提高了约57％，但拉伸强度变化不大。纵向屈服强度和模量随拉伸比增加而提高。挤出温度对试样的力学性能、表面质量和出模膨胀有一定影响。     

反应型液晶聚合物改性环氧树脂性能的研究

合成了一种端基含有活性基团的热致性液晶聚合物（LCPU），用其改性环氧树脂CYD－128／4，4‘-二氨基二苯砜（DDS）固化体系，对改性体系的冲击性能，拉伸性能，弹性模量，断裂伸长率，玻璃化转变温度Tg与LCPU含量的关系进行了探讨，对不同种类液晶化合物对CYD－128／DDS体系改性效果进行了比较，用扫描电镜（SEM）对材料断面的形态结构进行了研究，结果表明，LCPU的加入可以使固化体系的冲击强度提高2－3．5倍，拉伸强度提高1．6－1．8倍，弹性模量提高1．1－1．5倍，断裂伸长率提高2－2．6倍，Tg提高36℃－60℃，改性后材料断裂面的形态逐渐呈现韧性断裂特征。     

拉伸强度具有“协同效应”的二元多相共混物研究

研究几种二元多相共混物的拉伸强度与组分的结构、界面区相容性、共混组成的关系。界面区对伸强度有两种作用，当界面区粘接强度小于临界值时，界面区的存在降低了共混物的拉伸强度；当界面区粘接强度大于临界值时，界面区的存在提高了共混物的拉伸强度。使共混物在拉伸强度方面具有“协同效应”的必要条件是：每个组分必须有交联网络结构；共混物的界面区粘接强度必须大于临界值。     

热压法制备聚丙烯单聚合物复合材料

用聚丙烯的过冷性质,热压成型制备聚丙烯单聚合物复合材料(PP SPCs)。研究加工温度对PP SPCs拉伸强度的影响。用金相显微镜观察了PP SPCs的微观结构,用扫描电子显微镜观察了纤维从树脂拔出的表面结构。研究结果表明,PP SPCs拉伸强度随着加工温度升高而增大。当加工温度为150℃时,PP SPCs的拉伸强度比没有增强的PP提高了5倍以上。PP SPCs中的纤维与树脂基有着良好的界面粘接性。     

聚丙烯/蒙脱土和聚丙烯/石墨烯交替多层材料的结构与气体阻隔性能

利用微层共挤出设备制备了蒙脱土填充聚丙烯和石墨烯填充聚丙烯的交替多层结构,构筑出连续的交替气体阻隔层,通过偏光显微镜、差示扫描量热仪、万能拉伸机以及压差法气体渗透仪测试研究了交替多层复合材料与普通共混材料的结构与性能的关系。结果表明,随着层数的增加,交替多层复合材料的氧气渗透系数在40℃时有了明显的下降,下降了19倍之多,气体阻隔性能显著提高,拉伸强度也有明显的提升,提高了12.3%。     

环氧树脂-多面体齐聚倍半硅氧烷复合材料的制备及性能

采用两步法,先将单官能团环氧基多面体齐聚倍半硅氧烷(SEPO)接到胺类交联剂上,再加入双酚A型环氧树脂(EP)进行固化,成功制备出EP-SEPO复合材料。通过扫描电镜(SEM)、热重分析(TGA)、动态力学性能(DMA)和材料试验机等测试,研究了多面体齐聚倍半硅氧烷(POSS)的引入对环氧树脂的结构、耐热性及力学性能的影响。结果表明,POSS在环氧基体树脂中,能发生微观聚集,形成尺寸小于1μm的聚集体均匀分散在基体中;同时POSS的引入使材料的初始热分解温度提高约35℃,耐热性显著提高;此外,POSS的引入使材料拉伸强度提高了1.5倍,韧性大约提高了3倍,环氧树脂的强度和韧性同时得到提高。     

挤出成型温度对HDPE双向自增强片材形态结构及性能的影响

采用一种具有复合应力场的挤出口模，在不同的成型温度获得HDPE双向自增强片材，纵向扭伸强度最大提高了近6倍，横向拉伸强度最大提高了78．8％。通过DSC、WAXD、SEM等多种测试手段对试样进行表征，发现随着挤出成型温度的下降，片材的微晶尺寸不断降低，晶胞参数几乎未变化，而结晶度升高，熔点向高温区发生漂移，试样内部有大量的微纤结构存在。     

环氧树脂／液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂（EP）／液晶化合物固化体系在固化过程中,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化,用力学方法和差热分析仪（DSC）测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度（Tg)。结果表明：起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响,加入不同含量的液晶聚合物,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高,其中冲击强度最大提高3.5倍,拉伸强度提高1.6倍,弯曲强度提高1.26倍,弯曲模量提高1.1倍,Tg提高60℃。     

环氧树脂/液晶化合物固化体系形态与力学性能的研究

用偏光显微镜研究了环氧树脂 (EP) 液晶化合物固化体系在固化过程中 ,不同温度、不同反应时间、不同的液晶聚合物加入量下体系的形态变化 ,用力学方法和差热分析仪 (DSC)测试了不同液晶聚合物加入量下固化物的力学性能和玻璃化转变温度 (Tg)。结果表明 :起始固化温度、固化时间、共混方式都对固化体系中液晶的有序结构有较大影响 ,加入不同含量的液晶聚合物 ,均可以使固化物的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、模量和Tg提高 ,其中冲击强度最大提高 3 5倍 ,拉伸强度提高 1 6倍 ,弯曲强度提高 1 2 6倍 ,弯曲模量提高 1 1倍 ,Tg提高 60℃     

注塑双向自增强聚丙烯的力学性能与形态

采用动态保压注塑技术,在单方向剪切应力场中制得了双方同自增强的聚丙烯试样。研究了其沿流动方向和垂直于流动方向的拉伸强度和冲击强度,结果显示,双向自增强试样增强效果明显,在流动方向的拉伸强度提高了６６％,冲击强度提高４．７倍;     

Effects of plasma treatment in enhancing the performance of woodfibre-polypropylene composites

In this study, argon and air-plasma treatments were used to modify the surface of woodfibres under suitable treatment parameters to improve the compatibility between woodfibres and polypropylene (PP). Woodfibres and PP fibres were blended together to form a random mat, which was then vacuum hot-pressed into a preimpregnated composite sheet. The tensile strength and tensile modulus of the composite sheet improved to some extent after the plasma treatment. The storage modulus in the dynamic mechanical properties of woodfibre-PP composites also showed improvement after the treatment. Furthermore, scanning electron microscopy analyses revealed the improved morphologies of the fractured surfaces of the composites. Surface characterisation, by X-ray photoelectron spectroscopy, showed increases in oxygen/carbon ratios of woodfibres after treatment.     

Infrared heating assisted thermoforming of polypropylene clay nanocomposites

The objective of this work is to study the influence of nanoclay addition in PP sheet during infrared (IR) heating assisted thermoforming process. The effect of nanoclay on viscoelastic, friction and dimensional characteristics during sheet forming was examined. The result indicated that the nanoclay addition improves the sagging (sagging depth and sagging disintegration) and plugging (plug depth and friction) properties during sheet forming. The plugging properties of nanoclay filled PP sheet resulted in the improved physical characteristics (minimal change in thickness (Δt) and % dimensional elongation) when compared with unfilled PP sheet. The nanoclay filled formed PP sheet resulted in improved tensile and dynamic mechanical properties when compared with unfilled formed PP sheet.     

功能化纳米石墨烯片/PP-PP-g-MAH复合材料的制备与表征

采用溶液共混法制备了乙二胺功能化石墨烯片/聚丙烯-马来酸酐接枝聚丙烯(GS-EDA/PP-PP-gMAH)复合材料。利用FTIR、XRD、DSC、SEM和拉伸等表征手段对氧化石墨(GO)、GS-EDA及复合材料的结构和性能进行表征。研究结果表明:乙二胺(EDA)成功接枝到石墨烯片(GS)的表面上;在共混过程中,GS-EDA与PP-g-MAH之间产生了强烈的氢键作用,使GS-EDA均匀分散于基体中。DSC测试表明:GS-EDA的加入使GS-EDA/PP-PP-g-MAH复合材料的结晶峰向高温方向移动。随着GS-EDA加入量的增大,GS-EDA/PP-PP-gMAH复合材料的拉伸强度呈先升后降的趋势。当加入质量分数为0.5%的GS-EDA时,复合材料的拉伸强度达到最大,较纯PP-PP-g-MAH的增加了24.7%,较PP的增加了17.5%。SEM观察表明:加入少量的GS-EDA时,GS-EDA能均匀分散于基体中,但加入过多的GS-EDA将引起团聚。     

长玻璃纤维/聚丙烯复合材料粒料注塑制品的拉伸强度

利用自行研制的玻璃纤维(GF)增强聚丙烯(PP)预浸装置,制备了长玻纤增强聚丙烯(LGFRP)粒料,并通过普通注塑机注塑成型。研究了界面改性、粒料长度、浸渍程度及退火处理等对注塑试样拉伸强度的影响。试验发现,用接枝马来酸酐PP作为界面相容剂,试样的拉伸强度明显提高。当接枝马来酸酐量占PP量的0.3 %左右时,试样强度达到最大值。长纤维粒料内纤维浸渍度越高,注塑试样的强度越好。15 mm和5 mm长纤维粒料注塑成型试样的拉伸强度均高于10 mm粒料注塑成型的试样。退火处理可较大程度地提高注塑试样的拉伸强度。     

Improvement of impact property of natural fiber–polypropylene composite by using natural rubber and EPDM rubber

In this research, vetiver grass was used as a filler in polypropylene (PP) composite. Chemical treatment was done to modify fiber surface. Natural rubber (NR) and Ethylene Propylene Diene Monomer (EPDM) rubber at various contents were used as an impact modifier for the composites. The composites were prepared by using an injection molding. Rheological, morphological and mechanical properties of PP and PP composites with and without NR or EPDM were studied. Adding NR or EPDM to PP composites, a significant increase in the impact strength and elongation at break is observed in the PP composite with rubber content more than 20% by weight. However, the tensile strength and Young’s modulus of the PP composites decrease with increasing rubber contents. Nevertheless, the tensile strength and Young’s modulus of the composites with rubber contents up to 10% are still higher than those of PP. Moreover, comparisons between NR and EPDM rubber on the mechanical properties of the PP composites were elucidated. The PP composites with EPDM rubber show slightly higher tensile strength and impact strength than the PP composites with NR.     

拉伸速度和制样方式对聚苯乙烯和聚丙烯拉伸性能的影响

研究了拉伸速度及制样方式对聚苯乙烯(PP)和聚丙烯(PS)材料的拉伸强度和断后伸长率的影响。结果表明:随着拉伸速度的增大,两种材料的拉伸强度均有所增加,而断后伸长率却呈现出不同的变化;PS注塑成型试样的拉伸强度和断后伸长率都明显高于压制成型试样,PP注塑成型试样的断后伸长率比压制成型试样的增加了69%,而拉伸强度几乎没有改变。     

高聚物夹层材料对层压减振复合钢板拉伸剪切强度的影响

研究了高聚物夹层材料对层压减振复合钢板的拉伸剪切强度的影响。结果指出，高聚物夹层材料较厚时，层压减振复合钢板的拉伸剪切变形规律与高聚物夹层材料的一致；高聚物夹层厚度较小时，复合钢板的拉伸剪切强度较高。与酚醛树脂氯丁橡胶相比，聚氨酯作夹层的层压减振复合钢板具有较高的拉伸剪切强度。     

PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料的制备与性能

目的以PE,PP为原料,接枝马来酸酐(MAH)后,与高岭土经双螺杆挤出机熔融共混挤出,制备PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料。方法采用电子万能试验机分析复合材料的拉伸性能;采用电子悬臂冲击实验机分析材料的缺口冲击强度;采用水平垂直燃烧仪测试分析复合材料的阻燃性;采用红外光谱仪分析复合材料的化学结构。结果含MAH质量分数为5%的PE与PP按质量比1∶1混合后,加入15%的高岭土,制备的PE-g-MAH/PP/高岭土复合材料拉伸强度、缺口冲击强度和断裂伸长率均为最佳,分别为10.925 MPa,40.6 k J/m2,89.5%;复合材料的阻燃性与高岭土加入量呈先快速增大后慢速降低趋势,加入量为15%时阻燃性最好;复合材料各组分间实现了化学键合。结论适量的高岭土提升了PE/PP复合材料的阻燃性,而MAH的加入改善了PE,PP和高岭土间的相容性。