基于UHMWPE纤维低度交联与表面改性制备高模量、高强度UHMWPE/EP复合材料

从工业化生产应用角度研究电晕处理直接作用于超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维编织布织布表面，探究纤维表面交联和界面改性对复合材料力学性能的影响。利用X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)和扫描电镜(SEM)对UHMWPE纤维表面物理性质和化学组成进行表征。采用差示扫描量热仪(DSC)对电晕处理前后纤维结晶度和热稳定性进行表征。当电晕处理功率达到3.0 kW时，UHMWPE-C3.0kW/EP复合材料的冲击强度、弯曲强度和弯曲模量达到了167.4 kJ/m²、121.3 MPa和9.3 GPa,相较于未处理UHMWPE/EP复合材料分别增加了31.5%、64.8%和190.6%。结果表明，通过电晕处理强化了纤维表面与树脂界面黏接强度，有利于复合材料对外力的传递分散，并通过强界面破坏吸收能量及UHMWPE纤维的断裂和形变提高了复合材料的抗冲击和抗弯性能。     

改性芦苇纤维/PE复合材料性能研究

以未处理芦苇纤维及通过硅烷偶联剂、钛酸酯偶联剂处理芦苇纤维作为增强体,以高密度聚乙烯(HDPE)和低密度聚乙烯(LDPE)共混物作为基体,制备了芦苇纤维/聚乙烯(PE)复合材料。探讨了不同偶联剂处理芦苇纤维对复合材料力学、加工性能以及微观结构的影响。结果表明:当HDPE和LDPE的共混质量比为30∶70、芦苇用量为30份时,所得复合材料的综合性能较好;采用硅烷偶联剂处理芦苇纤维/PE复合材料较未经处理复合材料的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高了29.3%,33.1%及31.5%,吸水率下降了47.5%,加工流动性有所提高,同时对热性能无不良影响。     

超高分子量聚乙烯纤维液相氧化改性及其橡胶基复合材料制备

为了增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与橡胶基体之间的界面粘结强度,采用高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面处理,并将处理后的纤维加入到天然橡胶中制备短切UHMWPE纤维/橡胶复合材料。结果表明,高锰酸钾溶液处理可有效增加纤维表面粗糙度及表面含氧官能团含量,最佳改性工艺条件是:按照m(高锰酸钾)∶m(浓硝酸)=1∶30配置高锰酸钾溶液,在室温下将UHMWPE纤维放入上述溶液中处理1 min。与纯橡胶样品相比,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=0~6∶100范围内,随着处理后短纤维质量分数的增加,复合材料的硬度不断增大,最大增加量达到94%;复合材料的撕裂强度先增大后减小,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=4∶100时达到最大值,最大增加量达到43%。     

不同龄期钢纤维增强水泥砂浆纤维拉拔试验与模拟研究

钢纤维增强水泥基复合材料作为一种多相复合材料,其增强增韧效果的发挥依赖于钢纤维与基体之间的界面粘结性能。通过开展不同龄期的钢纤维增强水泥基复合材料单根纤维拉拔试验及数值模拟研究,分析了龄期对钢纤维增强水泥砂浆界面粘结性能的影响,建立了不同龄期的单根纤维拉拔细观模型,通过将模拟结果与试验结果进行对比验证模型的有效性。根据所建立的细观模型分别对不同龄期钢纤维增强水泥砂浆纤维-基体间的界面粘结作用机理及纤维-基体间粘结表面在纤维拔出过程中的应力变化进行了分析。结果表明:所建立细观模型模拟得到的纤维最大拉拔力及荷载-滑移曲线与试验结果吻合较好,钢纤维的最大拉拔力及钢纤维-水泥砂浆基体的界面粘结强度均随着龄期的增加而增加;在7 d龄期内界面粘结强度的增长速度较快,7 d龄期后增长速度放缓;随着龄期的增加,不同龄期段的界面粘结强度的增长率逐渐减小并趋于稳定。采用拟合得到的粘结表面材料参数能够有效模拟各龄期下单根钢纤维从水泥砂浆中的拔出过程。     

超高分子量聚乙烯纤维/有机玻璃复合材料摩擦磨损性能研究

用真空浸渍法成功制备出了超高分子量聚乙烯纤维／有机玻璃(UHMWPE／PMMA)复合材料，并对基体材料PMMA，单向超高分子量聚乙烯纤雏／有机玻璃复合材料以及三维编织超高分子量聚乙烯纤维／有机玻璃(即UHMWPE3D／PMMA)复合材料的摩擦磨损性能进行了研究。实验证明UHMWPE／PMMA复合材料具有优良的摩擦磨损性能。经过纤维增强的复合材料的摩擦磨损性能优于基体材料，三维编织纤维增强的复合材料其磨损远小于单向纤维增强的复合材料，但其摩擦系数没有显著变化。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维增强树脂基复合材料的界面粘结性能,从树脂基体入手,依据相似相容原理和芳纶的结构特点,合成出新型热固性树脂(AFR–T)用作芳纶复合材料的基体,以未经表面处理的芳纶作增强材料,采用热压成型法制备了AFR–T/芳纶纤维复合材料,并通过测定溶度参数、接触角、线膨胀系数、层间剪切强度(ILSS)和横向拉伸强度等方法研究了复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR–T树脂浇注体与芳纶的溶度参数相近,AFR–T树脂溶液在芳纶纸表面的接触角为36.9°,小于环氧树脂(EP)溶液与芳纶纸的接触角(53.2°),说明AFR–T树脂对芳纶的浸润性优于EP;AFR–T/芳纶纤维复合材料的ILSS和横向拉伸强度为73.0 MPa和25.3 MPa,分别比EP/芳纶纤维复合材料提高了25.9%和32.5%,这表明AFR–T树脂与芳纶纤维之间的浸润性和界面粘结性能较好。     

纤维增强树脂基复合材料界面粘结强度测试方法探讨

基体和增强材料界面的粘结性能直接影响到复合材料的力学性能，如何测量复合材料界面的粘结强度是界面研究的关键问题之一。本文侧重回顾了目前使用的复合材料界面粘结强度测试方法，如微脱粘、单纤维复合材料断裂、单纤维拔出和压出法，并对相关的计算理论进行了扼要介绍。     

UHMWPE纤维的表面改性及其在网式阻车器中的应用

本文简要介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的性能,总结了超高分子量聚乙烯纤维等离子处理法、氧化处理法、电晕放电处理法、辐射引发表面接枝处理等多种表面处理方法,讨论了这些表面处理方法对纤维增强复合材料粘结性能和本体力学性能的影响,分析了这些方法的处理效果、处理工艺等对实现连续化、工业化可行性的影响,并介绍了由UHMWPE纤维为原料制成的特种纤维网片在网式阻车器这个反恐领域的特殊应用。     

超高强高模聚乙烯纤维及其复合材料的研究进展

简述了超高强高模聚乙烯(UHMWPE)纤维的性能、种类及利用凝胶纺丝技术的制备情况。综述 了对该类纤维及其复合材料界面改性的等离子处理法,以及UHMWPE纤维复合材料在防弹防护、绳索类、 雷达天线罩等领域的研究及应用进展。     

The influence of block copolymer microstructure on the toughness of compatibilized polylactide/polyethylene blends

Poly(L-lactide) (PLLA) was melt blended with a set of polyethylenes (PE) in an effort to increase the impact strength of the PLLA. As compatibilizers, we prepared a series of molecularly distinct polylactide–polyethylene block copolymers. The influence of the copolymer structure on the matrix/dispersed phase interfacial adhesion was correlated with the mechanical properties of the PLLA composites. For the lowest modulus PE dispersed phase, the block copolymer that gave the strongest interfacial adhesion was necessary to achieve the most significant improvement in toughening. Whereas with the stiffest PE, the block copolymer that gave the weakest interfacial adhesion resulted in the greatest improvement in impact strength. For the intermediate stiffness PE, an intermediate degree of adhesion was necessary to obtain the largest increase in the impact properties. The impact properties of the composites were also found to be highly dependent on the dispersed phase properties.     

界面粘结对GF/VE复合材料在硫酸介质中耐蚀性能的影响

本文采用实验室模拟环境因素加速老化的方法,比较了两种界面粘结性能不同的防腐容器用玻璃纤维增强乙烯基酯树脂复合材料(GF/VEA,GF/VEB)在硫酸介质中的吸湿特性以及动态和静态力学性能的变化。结果表明,在55℃、40wt%的硫酸水溶液中,两种树脂的吸湿性能相差不大,但界面粘结情况的不同使两种复合材料的吸湿特性表现出明显差别;两种复合材料的弹性模量(E′)、剪切强度和弯曲性能均随浸泡时间的延长而下降,且GF/VEB材料因具有较好的界面粘结而呈现较高的性能保留率。     

PP与镁盐晶须复合材料性能的研究

以镁盐晶须增强聚丙烯(PP)复合材料为研究对象，添加马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)1与PP-g-MAH2界面改性剂来改善两者界面粘合强度及提高复合材料的力学性能；探讨了不同加工工艺流程对复合材料性能的影响。结果显示：采用PP-g-MAH1作界面处理剂的复合物体系其增强效果较好；当PP／PP-g-MAH 1／镁盐晶须的质量比为97／3／30时，复合材料的综合性能最佳。应用扫描电子显微镜(SEM)，分别对不同复合材料进行了界面形态的观察，证明与试验结果一致。     

The tensile behavior of polycarbonate and polycarbonate–glass bead composites

The tensile behavior at 20°C of unfilled polycarbonate and polycarbonate–glass bead composites (90/10 vol %) has been investigated by tensile testing with simultaneous volume change measurements. Both the effect of the bead size and the degree of interfacial adhesion on the tensile behavior of the composites has been studied. A simple model has been applied to obtain quantitative information on the separate contributions of several possible deformation mechanisms to the total deformation. For unfilled polycarbonate and the polycarbonate–glass bead composites with excellent interfacial adhesion, shear deformation is found to be the only significant non-Hookean deformation mechanism. By means of strain recovery experiments it is shown that the shear deformation is highly elastic in character. For the composites with poor interfacial adhesion, besides shear deformation also dewetting cavitation contributes to the non-Hookean deformation. The differences in tensile behavior between the composites with excellent and poor interfacial adhesion are explained by the different mechanisms for shear band formation at excellently and poorly adhering glass beads.     

增强增韧PET工程塑料用玻璃纤维的表面处理

研制出两种适用于增强增韧ＰＥＴ工程塑料用玻璃纤维的表面处理剂。研究了表面处理对玻璃纤维增强ＰＥＴ体系界面张力、界面粘结、力学性能及结晶行为的影响。结果表明，虽然双官能团环氧树脂水乳液和水溶性环氧树脂两种表面处理剂均适合于玻璃纤维增强ＰＥＴ体系，但前者对ＰＥＴ／玻璃纤维复合体系的浸润性、界面粘结和增强增韧效果优于后者。     

碳酸钙填充聚合物复合材料的研究进展

综述近几年碳酸钙填充聚合物复合材料的研究进展,介绍碳酸钙粒子表面处理方法及影响聚合物基复合材料性能的各种因素,重点介绍碳酸钙增韧聚合物机理方面的研究成果。     

水对液相氧化处理聚乙烯木塑复合材胶接性能的影响

采用液相氧化方法对木粉/聚乙烯木塑复合材料进行表面处理以改善其胶接性能。研究了氧化处理后木塑复合材料胶接接头的耐水性,并利用接触角测试、SEM、FT-IR等分析手段,探讨了木塑复合材料胶接接头在水环境下的老化失效原因。结果表明,未处理的聚乙烯木塑复合材料难以胶接,经过液相氧化处理后,不但可以提高聚乙烯木塑复合材料的胶接强度,还可改善木塑复合材料胶接接头的耐水性。在水的作用下,液相氧化处理聚乙烯木塑复合材的表面结构会发生改变,复合材料中木质纤维的吸水膨胀也会导致材料表面出现裂纹,致使胶接接头失效。     

Influence of interfacial adhesion on stress-strain properties of highly filled polyethylene

This paper studied the structure and properties of highly filled polyethylene/magnesium hydroxide composite. A third additive component was introduced to alter interfacial adhesion. Scanning electronic microscopy proved that the filler particles were totally surrounded by additive material. Interfacial adhesion played an essential role in determining the fracture mechanism and, consequently, the mechanical properties of the composites. The composites with good interfacial adhesion had high tensile strength and relatively low elongation at break. Conversely, a poor interfacial adhesion led to a composite with low tensile strength and high elongation.     

沸水对PI/CF复合材料界面作用机理的研究

研究了聚酰亚胺(PI)／碳纤维(CF)复合材料界面在沸水中的稳定性。结果表明,经沸水浸泡后的复合材料层间剪切强度和界面剪切强度均有所提高,且随水煮时间的延长而增大;试样断面观察表明,水没有对复合材料界面产生破坏作用,力学性能的变化与基体／纤维界面粘结的湿热稳定性有直接关系;沸水对界面的作用机理是,在PI／CF复合材料的界面区,树脂的水解使氢键的数量增加,形成了防水层,阻碍了水沿界面的侵入,同时水松驰了界面局部应力。