玄武岩纤维-碳纤维混杂平纹织物增强环氧树脂基复合材料的制备与力学性能

对以平纹织物为增强体的混杂纤维复合材料（HFRP）的刚度和强度进行研究。设计热压工艺并制备7组具有不同混杂比的玄武岩纤维-碳纤维（玄-碳）混杂增强环氧树脂基复合材料试样进行拉伸试验。基于平纹织物的结构特征,对传统混合定律加以修正,提出以平纹织物为增强体的HFRP刚度估算模型。基于HFRP层合板的破坏机制,提出材料仅发生一次破坏的临界混杂比,并分成三个混杂比范围给出强度估算模型。最终以体现分散度的混杂效应系数对估算结果加以修正。结果表明：计算值与试验值近似,预估模型计算所得临界混杂比与试样拉伸试验时的应力-应变曲线分析结果相符,模型可为今后的实际应用提供理论依据。本文提出的预估方法可以反应混杂比和分散度对平纹织物为增强体的HFRP强度和刚度的影响,扩展了混合定律的应用范围。     

玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土气孔结构分形分析

采用Rapid Air 457气孔分析仪测试了玄武岩-聚丙烯混杂纤维增强混凝土(HBPRC)的气孔结构,分析了不同纤维添加方式对混凝土累计气孔含量和气孔表面分形特征的影响。研究结果表明,玄武岩纤维、聚丙烯纤维以及玄武岩-聚丙烯混杂纤维的掺入使混凝土的累计气孔含量增大了76.5%～354.1%,并且混凝土的累计气孔含量随纤维掺量的增加而增大。HBPRC的气孔结构具有明显的分形特征且其分形特征具有尺度相关性,在小孔隙区、中孔隙区、大孔隙区和超大孔隙区,气孔面分形维数(D_S)依次增大,但在孔径大于1 500μm的区域没有分形特征。随着纤维的掺入,混凝土大孔隙区和超大孔隙区的D_S发生了明显的变化,单掺0.1%(体积分数,下同)的玄武岩纤维或0.1%的聚丙烯纤维增大了大孔隙区和超大孔隙区的D_S;掺入0.1%的玄武岩-聚丙烯混杂纤维对大孔隙区和超大孔隙区D_S的影响较小;而掺入0.2%的玄武岩-聚丙烯混杂纤维显著减小了超大孔隙区的D_S。通过细观分析,认为纤维形成的网络结构对混凝土拌合过程中气...     

织布形状对玄武岩纤维布/不饱和聚酯树脂复合材料力学性能的影响

对玄武岩纤维布增强不饱和聚酯复合材料的基本力学性能进行了初步研究,针对纤维织布方式不同,制备了3种不同的复合板,即平纹复合板、斜纹复合板和平纹/斜纹复合板。结果表明,在相同层数17层和19层的条件下,斜纹复合板的拉伸、弯曲和无缺口冲击强度明显高于平纹和平纹/斜纹复合板。平纹/斜纹复合板强度较差,分散性大,而平纹复合板分散性小,物理力学性能稳定。     

微胶囊-玄武岩纤维/水泥复合材料的力学性能

以水泥、玄武岩纤维和脲醛/环氧树脂微胶囊为主要材料,制备水泥基复合材料标准试样,研究纤维掺量、纤维长度、微胶囊质量分数、水灰质量比和养护龄期对复合材料抗折强度和抗压强度的影响,利用正交实验确定微胶囊-玄武岩纤维/水泥自修复复合材料力学性能的最优配比。实验结果表明：抗折强度随着纤维掺量的增加而增加,抗压强度随着纤维掺量增加而减小;随着纤维长度的增加,抗折强度略有增加,抗压强度略有降低;抗折强度随着微胶囊质量分数的增加呈现出先增加后减小的趋势,而抗压强度则呈现下降趋势;抗折强度与抗压强度随养护龄期的增加而呈增加的趋势;材料经损伤后修复,抗折强度修复率为117%,恢复率为103%,抗压强度修复率为71%,恢复率为97%。     

单向玄武岩纤维增强树脂复合材料低温力学性能研究

通过纤维浸渍和缠绕技术制备了单向玄武岩纤维增强树脂(BF/EP)复合材料,并对单向BF/EP复合材料在室温和液氮温度(-196℃)下的拉伸、弯曲和压缩力学性能进行了测试.使用扫描电镜(SEM)对断裂试样进行微观形态分析,阐述在低温下其力学性能变化的机理.结果表明,从室温到液氮温度,单向BF/EP复合材料的拉伸、弯曲和压...     

短切玄武岩纤维混凝土力学性能试验与分析

为了研究短切玄武岩纤维掺量变化对混凝土基本力学性能的影响,对6种不同体积掺量的短切玄武岩纤维混凝土(BFRC)分别进行立方体抗压、轴心抗压、劈裂抗拉、抗折试验;基于试验结果,通过BP(Back Propagation)神经网路强度预测模型的构建,对附加纤维掺量的混凝土进行强度训练及预测。试验实测数据表明:掺入短切玄武岩纤维对混凝土早期抗压强度的发展有着延缓作用;当纤维掺量为0.1%时,抗压强度达到峰值。随着纤维掺量的增加,劈拉强度增幅较大,抗折强度保持上升趋势。通过BP神经网络的训练及发展趋势预测,结果表明:当纤维体积掺量为0.1%时,抗压强度达到最大值;劈拉强度与抗折强度则随着纤维掺量的增加而持续增大。基于试验数据及预测结果,得出短切玄武岩纤维的最佳体积掺量。     

PVA及玄武岩纤维对水泥基复合材料力学性能的影响

在水泥基复合材料中掺入适量纤维可显著改善其物理力学性能,但有机-无机混杂纤维对水泥材料性能的影响目前研究不多。进行了单掺PVA纤维、单掺玄武岩纤维以及复掺两种纤维的水泥基复合材料力学性能实验。结果表明,单掺1.6%(体积分数)的短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低7%、抗压强度提升31%、折压比降低24%;单掺0.3%(体积分数)的短玄武岩纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低8%、抗压强度提升15.7%、折压比降低20%;掺0.3%(体积分数)短玄武岩纤维和0.5%(体积分数)短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度几乎无影响,抗压强度显著提升,折压比相对减少,其综合性能最优。     

合成粗聚丙烯纤维与水泥砂浆界面黏结力学性能

纤维嵌入水泥基材料中的界面黏结力学性能对纤维增强混凝土材料的力学性能起着重要作用。单纤维拉拔试验可以较好地模拟纤维与水泥基体材料界面间的受力条件，因此考虑3种纤维直径(0.2 mm、0.6 mm、0.8 mm)、3种纤维埋置长度(10 mm、20 mm、30 mm)和3种纤维表面性状(压痕型、波浪型、光圆型)与3种水泥砂浆基体水胶比(0.66、0.51、0.41)影响因素，进行了单根粗聚丙烯纤维从水泥砂浆基体中的拔出试验，使用SEM观测了纤维被拔出后的形貌特征，通过ABAQUS有限元建立了纤维拔出过程的数值模型，以研究单根纤维与水泥基界面间的剪切应力。同时将试验结果和模拟结果进行了数值拟合，得到了各因素对界面黏结力学性能的影响规律：(1)水泥砂浆的最佳水胶比为0.41～0.49;(2)合成粗聚丙烯纤维埋置长度最佳为8～10 mm，最佳纤维直径在0.26～0.39 mm范围；(3)纤维表面性状为压痕型时，纤维在水泥基材料中的利用率较大，并且与水泥砂浆的界面黏结性能良好。     

玄武岩纤维增强木塑复合材料的力学性能

研究了用短切玄武岩纤维(BF)增强木塑(WPC)复合材料(BF/WPC)体系中, BF的含量与BF/WPC力学性能之间的关系, 定性探讨了纤维增强机制。结果表明, 与WPC相比, 除断裂伸长率有所下降之外, BF/WPC的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度均有明显提高, 且这些性能取得最大值时BF的质量分数分别为15%~30%、15%~25%、20%~30%, 提高的幅度约为30%。提出了"弱端面"的定性假说, 由此解释了BF/WPC各项强度指标与增强纤维含量之间存在着最大值现象的原因。      

玄武岩纤维耐碱性及对混凝土力学性能的影响

为研究玄武岩纤维的耐碱性能及其对混凝土力学性能的影响规律,试验将玄武岩纤维分别置于不同碱浓度、不同温度的溶液中浸泡 1天、3天和5天后,测量其质量损失率;并在偏光显微镜下观察腐蚀后的表面形貌;同时研究了3种不同玄武岩纤维掺量的混凝土强度性能,采用SEM观察混凝土中纤维的腐蚀情况。结果表明,随着碱溶液浓度和浸泡温度的提高,纤维的质量损失率增加,表面剥落严重。玄武岩纤维混凝土与空白样相比7天的力学性能变化不大,而养护28天的抗压、抗折强度则随纤维掺量的增加有明显的下降,电镜照片显示混凝土中纤维表面被腐蚀,混凝土强度损失可能与玄武岩纤维耐碱性能不强有关。      

碳纤维增强磷酸镁水泥砂浆的力学性能研究

改善磷酸镁水泥砂浆(MPCM)的韧性有利于促进其在混凝土结构加固和修复领域的应用。为了增强MPCM的韧性,对比研究了未处理和硝酸预处理碳纤维对MPCM力学性能的影响,分析了碳纤维增韧MPCM的机制。结果表明,当碳纤维质量掺量为0.4%时,MPCM 7d抗折强度增大44.5%;3~6mm碳纤维有利于提高MPCM的抗压强度,而6~10mm碳纤维更有利于提高MPCM的抗折强度;未处理碳纤维与磷酸镁水泥(MPC)水化产物之间为物理作用,碳纤维未能充分发挥增韧效果;在40~60℃、浓度68%的硝酸中浸泡30~60min有利于改善碳纤维与MPC水化产物的界面粘结,使预处理后的碳纤维和MPC水化产物产生嵌合作用,显著增强了MPCM的力学性能和韧性。     

AA改性纳米CaCO3/聚丙烯的力学性能

用熔融挤出法制备了丙烯酸(AA)改性纳米CaCO3／PP母料及复合材料，系统研究了两种粒径的纳米CaCO3、单体AA和引发剂DCP的用量，以及制备母料的不同基体对纳米CaCO3／PP复合材料力学性能的影响。结果表明纳米CaCO3／PP复合材料的力学性能高于微米CaCO3／PP复合材料，纳米CaCO3对PP有增强增韧作用。在制备母料过程中加入AA，有助于进一步提高纳米CaCO3／PP复合材料的力学性能。加入少量DCP也有利于提高复合材料的力学性能。制备母料的基体为粉状PP的力学性能高于粒状PP。     

汽车制造用苎麻纤维增强聚丙烯的力学性能研究

分析测定了不同长度、不同含量、不同处理方法的苎麻纤维增强聚丙烯复合材料的力学性能(包括拉伸、压缩、弯曲、冲击性能),并与纯聚丙烯的性能进行了对比,通过典型的拉伸应力-应变曲线、弯曲应力-应变曲线、压缩应力-应变曲线、伸长率等的分析,并用电镜观察断口形貌,可以找到最佳的配比方案.     

三相存在下聚丙烯/纤维复合发泡材料的力学性能

采用密炼方式分别制备碳纤维(CF)、玻璃纤维(GF)、芳纶纤维(AF)增强聚丙烯(PP)母粒,通过注塑成型制备相应的聚丙烯/纤维复合发泡材料,研究了3种纤维对微发泡聚丙烯/纤维复合发泡材料力学性能的影响。结果表明,PP/CF复合发泡材料的综合性能提高的幅度最大,其中拉伸、压缩、弯曲强度分别提高了100.9%,80.4%,126.5%;PP/AF复合发泡材料的韧性最好,相对于纯PP提高了151.2%;并且,PP/CF复合发泡材料的泡孔参数最好,泡孔尺寸为28.97μm,泡孔密度为8.58×106cm~(-3),泡孔尺寸分布达到9.22μm。     

有机纤维与聚合物复掺改性水泥砂浆力学性能研究

要 在固定水灰比为0.35条件下,分别研究了聚酯纤维、聚合物丁苯乳液单掺与复掺时对水泥混凝土抗压抗折强度、折压比的影响.结果表明:单掺聚酯纤维在一定掺量下可以不同程度地提高水泥砂浆的抗压抗折强度,折压比随着聚酯纤维含量的增加呈先减小后增加的趋势;单掺聚合物乳液降低了水泥砂浆的抗压强度,而折压比则随聚合物乳液掺量增加呈现逐步变大的趋势;聚酯纤维与聚合物乳液复掺时,聚合物乳液的掺入使聚酯纤维混凝土的抗压强度出现小幅降低,增强了其抗折强度,提高了其折压比,当纤维体积掺量为0.1％、聚灰比为15％时,聚酯纤维聚合物水泥混凝土的柔性最大;纤维-聚合物复掺能够使其性能得到进一步改善,效果优于两者的单掺效果.并通过扫描电镜探讨了聚酯纤维与聚合物乳液在水泥砂浆中的作用机理,表明两者复掺有效填充了水泥基材料内部的宏观与微观缺陷,提高了界面过渡区的密实程度.     

聚丙烯/聚烯烃弹性体/硅灰石复合材料的制备与热学力学性能

采用熔融共混的方法制备聚丙烯(PP)/聚烯烃弹性体(POE)/硅灰石(Wollastonite)复合材料,利用万能材料试验机、悬臂梁冲击机、差热扫描量热仪(DSC)和扫描电镜(SEM)研究了聚烯烃弹性体和硅灰石对聚丙烯的力学性能及热性能的影响。结果表明,POE弹性体对PP有很好的增韧作用,提高了PP的冲击强度,硅灰石在一定程度上有增强的作用,提高了PP/POE的拉伸强度;POE和硅灰石使复合材料的结晶温度有所提高,但使熔点有所降低。当POE占3%(质量分数,下同),硅灰石占3%时,复合材料的热学、力学性能最优,冲击强度比纯PP高出15.4%,拉伸强度高出2.6%,结晶温度高出5℃。     

玄武岩纤维及其增强水泥基材料的研究进展

玄武岩纤维是一种极具应用前景的新型高性能无机纤维.概述了玄武岩纤维的物理力学性能、环境因素作用下玄武岩纤维及其复合材料的耐久性和表面修饰对纤维性能的影响.重点介绍了玄武岩纤维在水泥基材料中的应用研究进展,其中包括玄武岩纤维混凝土准静态力学性能和韧性的理论与试验研究以及玄武岩纤维布在混凝土结构加固方面的应用.并提出了当前玄武岩纤维增强水泥基材料研究中存在的问题和今后研究的方向.     

轧制和退火过程中等规聚丙烯的力学性能

借助拉伸试验对轧制和退火后的等规聚丙烯进行了轧向及横向上力学性能的研究。结果发现,结晶度和大分子链的取向是影响材料力学性能的主要原因,力学性能的变化主要发生在轧制过程中。轧制后,大分子链沿轧向排列,出现各向异性:轧向上拥有高的拉伸强度和低的延伸率。结晶度的变化主要是影响材料的弹性模量和横向上的屈服强度。退火后,大分子链的取向发生较小的变化。非晶部分的再晶化与无序化共同影响材料的性能,在伸拉强度没有减少的基础上增大了材料轧向上的延伸率。     

玻璃/苎麻纤维混杂复合材料力学性能研究

混杂纤维增强复合材料由于可以综合利用各种纤维的优点,极大的提高了复合材料的性能,拓展了复合材料的适用范围。本文采用玻璃纤维和苎麻纤维混杂酚醛树脂制备复合材料,研究了复合材料混杂比和铺层顺序对混杂纤维复合材料力学性能的影响。从结果可以看出,玻璃纤维和苎麻纤维的不同比例对混杂复合材料的力学性能有着显著的影响,而采用玻璃纤维作为芯层的时候可以获得较好的拉伸性能,采用苎麻纤维作为芯层的时候可以获得较好的弯曲和剪切性能。