玻纤增强聚醚醚酮复合材料研究进展

介绍了聚醚醚酮的基本性能,高性能玻纤增强聚醚醚酮复合材料的耐磨性能、力学强度、耐热性等,加工成型工艺技术及其在航空航天、汽车制造领域的应用,展望了国内聚醚醚酮材料的发展趋势.     

温度对碳纳米管/聚醚醚酮复合材料性能的影响

以PEEK为基体,石墨化多壁碳纳米管为增强剂,运用超声分散、熔融共混、模压成型法在不同温度条件下制备碳纳米管增强聚醚醚酮型复合材料。利用三点弯曲法、锥形量热法、热重分析(TG)等方法分析不同熔融温度对复合材料的力学性能、阻燃特性以及热稳定性的影响。结果表明:石墨化多壁碳纳米管的添加能够有效提高PEEK的力学性能以及阻燃性能。400℃温度条件下所制备的试样的弯曲强度最高,达到228.2 MPa,热释放速率峰值(PHRR)最小,为424 k W/m~2,初始氧化温度高达500.3℃,具有较好的热稳定性。     

玻纤含量对PA10T/1010复合材料性能的影响

在尼龙(PA)10T/1010中加入玻纤制备玻纤增强PA10T/1010复合材料,通过力学性能测试、X射线衍射测试、差示扫描量热分析、热变形温度测试、热重分析等手段对PA10T/1010复合材料进行表征,考察了玻纤含量对PA10T/1010复合材料力学性能、结晶性能、热稳定性等的影响。结果表明,随着玻纤含量的增加,PA10T/1010复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度等力学性能得到明显改善,热稳定性明显提高,但结晶性能没有改变。玻纤的加入使PA10T/1010的用途更加广泛,可用于汽车行业、电子行业以及航空航天领域。     

玻纤铺层方向对玻纤/EVE复合材料性能的影响

以0°,90°,0°/90°,0°/45°/-45°/90°分别作为玻璃纤维(GF)单向铺层方式,研究了不同的铺层方式对GF/EVE(环氧乙烯基酯树脂)复合材料力学性能的影响。结果表明,0°铺层方向的复合材料在单一方向的力学性能最好,0°/45°/-45°/90°铺层方向的复合材料可以看作各向同性材料,应用范围更加广泛。     

固化剂含量对玻纤增强酚醛复合材料性能的影响

通过动态力学分析、差示扫描量热分析和电性能测试,研究了固化剂六亚甲基四胺含量对玻纤增强酚醛复合材料性能的影响,并确定了固化工艺参数。结果表明:随着固化剂含量的增加,复合材料的储能模量提高,力学损耗峰变窄,峰值降低;与固化剂含量为6%时相比,当固化剂含量为10%时,复合材料的玻璃化温度提高了23℃,当固化剂含量为12%时,热变形温度提高了34℃;复合材料的冲击强度在固化剂含量为12%时达最大值,吸水率在固化剂含量为10%时达最小值;复合材料的电性能随着固化剂含量的增加而得到提高;固化剂含量10%时的复合材料的固化工艺为:凝胶温度145℃、固化温度156℃、后处理温度173℃。     

炭黑对不饱和聚酯/玻纤复合材料导电性能的影响

在纤维增强不饱和聚酯复合材料中填加不同种类和不同数量的炭黑、ZnO非导电填料及金属导电铝粉进行复合材料电学及力学性能改性研究，通过对体积电阻率和弯曲强度的变化研究，得出乙炔炭黑对材料电学和力学性能综合改性效果较好，非导电填料ZnO用量为15份时改善的导电性能最佳，金属铝粉的填加量在一定范围内既可提高电阻率，又可提高弯曲强度。     

硅烷偶联剂对玻纤/聚丙烯复合材料的影响

分别选用KH550、KH570两种硅烷偶联剂处理无碱无捻粗纱,采用挤出、注塑成型技术制备玻纤增强聚丙烯复合材料,对复合材料进行了分析和研究。结果表明：硅烷偶联剂具有提高GF/PP复合材料性能的作用。SEM显示KH570处理GF与PP基体之间形成了良好的界面,界面层起到很好的应力传递作用,达到良好的增强效果。     

玻纤形态对PP/GF复合材料的性能影响与优化

为研究玻璃纤维(GF)形态对GF增强热塑性树脂复合材料的性能影响,以指导开发出力学性能与表面性能均优异的复合材料制品,对比研究了不同GF含量下常规圆GF以及扁平GF增强聚丙烯(PP)的性能差异,并探究了以上两种GF复配使用时复合材料的综合性能,重点研究了不同PP/GF复合材料在力学性能、界面性能、翘曲性能、表面性能方面的差异性。研究表明,在GF质量分数为30%时,PP/GF的力学性能随扁平GF用量的增加而降低,在GF质量分数为50%时,PP/GF的力学性能随扁平GF用量增加而提高。同时,在高GF含量(质量分数50%)下,与常规圆GF相比,扁平GF在PP树脂中分散更均匀,并在熔体流动方向具有更加明显的取向性。此外,当GF质量分数为50%时,使用圆GF制得的薄板翘曲高度为13.8 mm,表面浮纤占比为7.93%,而使用扁平GF制得的薄板翘曲高度降低至3.1mm,表面浮纤占比仅为2.03%,表明在高GF含量下使用扁平GF能有效改善PP/GF复合薄板的翘曲问题,并能有效减少复合板材的表面浮纤。     

碳纤维含量对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料弯曲性能和失效行为的影响

基于渐进损伤的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通过Matlab生成了不同碳纤维占比的碳纤维增强聚醚醚酮(CFRP)复合材料,建立了三点弯曲有限元模型。通过分析应力—应变分布、载荷—位移曲线和吸收能—位移曲线得出以下结论：添加碳纤维有效改善了基体聚醚醚酮(PEEK)内部的应力—应变分布,显著提升了材料的力学性能、刚度和抗断裂性能。CFRP复合材料在三点弯曲过程中表现出更好的性能,能够承受明显的塑性变形,且有效避免裂纹扩展。此外,在相同位移载荷条件下,随着碳纤维含量增加,CFRP复合材料的位移逐渐减小。特别是在碳纤维质量分数为10%和20%的复合材料中,上表面和下表面的最大位移呈现出曲折的特点。结合应力—应变场的分布情况,这表明碳纤维的添加能有效提高材料的刚度和抗弯性能。     

偶联剂对玻纤增强ABS复合材料性能的影响

采用偶联剂处理玻璃纤维，制备了ABS／玻璃纤维复合材料，研究了偶联剂的种类、用量、纤维处理方法，以及马来酸酐接枝ABS（ABS－g－MAH）、抗冲改性剂、抗氧剂等助剂对ABS复合材料性能的影响。结果表明，1．5％的KH－550偶联剂与10％的ABS－g－MAH并用可大幅度提高ABS复合材料的力学性能。     

扁平玻纤对PA66复合材料性能的影响

采用不同玻纤质量分数的常规玻纤、扁平玻纤增强PA66塑料,对材料的力学性能、熔融指数、翘曲变形量等进行了研究。结果表明:扁平玻纤增强的PA66塑料具有优异的缺口冲击强度;玻纤质量分数超过60%,常规玻纤增强PA66塑料的拉伸强度开始下降;扁平玻纤增强PA66塑料的翘曲变形量随着扁平比的增加而减小。     

硅烷偶联剂对玻纤改性PTFE复合材料性能的影响

采用冷压烧结工艺制备硅烷偶联剂对玻璃纤维改性PTFE复合材料.当固定玻璃纤维填充质量分数为20％时,研究了硅烷偶联剂添加量对复合材料拉伸强度、断裂伸长率、摩擦和磨损性能的影响,采用扫描电子显微镜观察复合材料摩擦前后表面形貌并分析磨损机理.结果表明,硅烷偶联剂能显著提高复合材料的拉伸强度和断裂伸长率.当硅烷偶联剂的质量分...     

玻纤织物/3068环氧树脂复合材料性能研究

采用流变仪、凝胶时间测试仪和DMA法研究了3068改性环氧树脂的流变性能、凝胶时间和玻璃化转变温度,结果表明,3068树脂在70～125℃粘度约为70Pa·s,80℃下凝胶时间达到160min,玻璃化转变温度为159.3℃,常温和70℃下复合材料具有良好的力学性能,经湿热试验处理后复合材料吸水率为0.96%,力学性能保持率75%。     

DCP对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

长玻纤增强聚丙烯复合材料采用熔体浸渍工艺制备,研究过氧化二异丙苯(DCP)对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明:随着DCP用量的增加,长玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、弯曲模量均先增加后降低,通过动态力学性能和形态分析得出,当DCP添加量为0.4%时,长玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均最高。     

镀镍玻纤/环氧树脂复合材料电热融冰性能

利用化学镀法在经过处理的玻璃纤维表面制备了致密、均匀的Ni-P镀层。分别研究镀镍玻璃纤维的电热特性及其复合材料的融冰性能。SEM表明玻璃纤维镀镍之前表面光滑,镀镍后镍粒子分布均匀且其直径分布在150 nm～300 nm之间。电阻测试表明样品电阻随镀镍时间的增长而降低,镀镍时间为25 min,样品的表面电阻为1. 4Ω/。循环电热实验表明镀镍玻纤具有良好的电热特性,随着输入功率的增加,升温能力迅速提升,且都可在40 s内达到最高平衡温度。样品在多次电热循环过程后导电性能提高,这可能和高温促使其发生了晶体化转变有关。除冰实验表明利用镀镍玻纤/环氧树脂导电玻璃钢材料拥有较好的除冰效果,5 V输入电压下,冰块在镀镍玻纤/环氧树脂复合材料表面最短脱落时间为112 s。     

探究缝编工艺参数对玻纤复合材料性能的影响

通过设计并制备6种不同编织工艺参数的单轴向玻纤经编织物,探究涤纶丝缝编针距、缝编线粗细旦数、缝编线针脚长度以及缝编方式和纬线的交叉与平行铺纬方式对玻纤复合材料的厚度、纤维质量分数和静态力学性能的影响。研究结果表明：不同编织工艺参数对玻纤复合材料的厚度与纤维质量分数的影响主要取决于单轴向玻纤经编织物中涤纶丝体积分数高低,涤纶丝体积分数高者其玻纤复合材料厚度偏厚,反之偏小,但是对玻纤复合材料静态力学性能影响微乎其微。     

PP-g-GMA对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用熔体浸渍工艺制备了长玻纤(LGF)增强聚丙烯材料。研究了甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚丙烯(PP-g-GMA)对长玻璃纤维增强聚丙烯(PP)复合材料力学性能的影响。结果表明:PP-g-GMA影响长玻璃纤维增强PP复合材料的力学性能;当PP-g-GMA质量分数为1%时,PP/LGF复合材料的力学性能最好,拉伸强度、弯曲强度和悬臂梁缺口冲击强度分别提高32.34%、27.38%和74.51%。     

动态固化对玻纤增强PP复合材料性能的影响

研究了环氧树脂(EP)、酚醛树脂(PF)对玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明,单纯加入EP或PF,对复合材料力学性能的影响较小;同时加入EP和PF时,体系的力学性能及热性能显著提高。与单纯加入的方式相比,同时加入EP/PF,体系的流动性快速降低,实现了EP/PF的动态固化。拉伸疲劳测试表明,EP/PF动态固化网络可以有效延缓银纹或裂纹的扩展,复合材料的疲劳性能显著提高; S-N曲线表明,随着拉伸应力的提高,疲劳寿命逐渐下降,当拉伸应力在46～57. 5 MPa时,复合材料疲劳寿命呈现出突变现象。通过扫描电子显微镜(SEM)观察了材料断面的微观形貌,结果表明,EP/PF同时加入可以有效提高玻纤与树脂基体间的界面强度。     

组分含量对粉煤灰/EP复合材料性能的影响

探讨了粉煤灰与环氧树脂的配比、混合溶剂丙酮与邻苯二甲酸二丁酯(DBP)的配比,以及玻璃纤维对粉煤灰/环氧树脂复合材料拉伸强度、断裂伸长率、冲击强度的影响,并结合复合材料拉伸断口的微观结构,分析了上述性能产生变化的原因。结果表明,当粉煤灰/环氧树脂质量比为150/60,丙酮/DBP质量比为40/10~30/20,并加入少量玻璃纤维时,粉煤灰/环氧树脂复合材料的综合性能及性价比比较高。     

碳纳米管含量对树脂/石墨复合材料性能的影响

采用粉末冶金法制备了碳纳米管增强树脂/石墨复合材料,并研究了碳纳米管含量对复合材料弯曲强度、硬度和导电性能的影响。结果表明:随着碳纳米管的加入,复合材料的弯曲强度显著提高、硬度增加、电阻率下降。在碳纳米管质量分数为1.0%时,复合材料的综合性能最优,弯曲强度达到最大值21.9 MPa,比未添加碳纳米管时提高了近22%;硬度(HS)达到最大值21.7,比未添加碳纳米管时提高了近10%;电阻率达到了最小值450.36μΩ.m,比未添加碳纳米管时降低了近17%。