轻量化碳纤维夹芯结构复合材料在轨道交通领域研究进展

轨道交通已成为当下最便利的出行方式之一,舒适享受、环保节能已成为轨道交通领域未来发展的刚性需求。碳纤维夹芯结构复合材料是一种经过结构设计所制作出的轻质复合材料。其性能减震降噪强、耐腐蚀高、耐疲劳性强、力学强度高。主要通过对碳纤维夹芯结构复合材料的轻量化、综合性能以及应用现状的加工工艺、设计原则进行分析,为未来复合材料发展提供依据。     

芦苇/碳纤维补强PP/EVA复合材料性能研究

将芦苇(L)、碳纤维(C)与聚丙烯(PP)和乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)进行共混,制备了L/C/PP/EVA复合材料,并研究L/C复配比例对复合材料性能的影响。结果表明:当L/C复配比例为1∶5时,PP/EVA复合材料的综合力学性能较好;与L/C/PP/EVA复合材料相比,改性芦苇和碳纤维复配补强PP/EVA复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了1.44 MPa,4.76 MPa和0.83 k J·m^-2,但加工流动性有所下降。     

PP/nano-ATH复合材料性能研究

采用熔融共混法制备出聚丙烯(PP)/纳米氢氧化铝(nano-ATH)复合材料,研究了nano-ATH的用量对复合材料力学性能和阻燃性能的影响。结果表明,随着nano-ATH用量的增加,PP/nano-ATH复合材料的冲击强度和拉伸强度均呈现先增加后降低的趋势,而弯曲模量呈增加趋势,且nano-ATH的加入,有助于改善PP的阻燃性能。     

花生壳/PP复合材料的制备及其性能研究

为了实现对花生壳这一农产品的回收利用,采用花生壳粉末与PP制备应用于家居填充物的复合材料,对其最优工艺条件进行了研究,测试了所制备材料的拉伸、弯曲以及冲击特性.结果表明,随着花生壳粉末质量分数的增加,所制复合材料的拉伸、弯曲强度在花生壳粉末质量分数为40%时取得最大值,而冲击强度随着花生壳粉末质量分数的增加反而变小.所制备复合材料满足家居填充物要求的最优工艺为:当花生壳粉末质量分数为40%,热压温度175℃,热压压力12MPa,热压时间5min时.其弯曲性能、拉伸性能和冲击性能均较好.     

芦苇/碳纤维增强PP/EVA复合材料的制备及性能研究

采用双辊开炼机将芦苇纤维(LF)、碳纤维(CF)与聚丙烯(PP)、聚醋酸乙烯酯(EVA)进行熔融共混,制备了PP/EVA/LF/CF复合材料,以及LF经碱处理、CF经硫酸/硅烷偶联剂处理后,制备了PP/EVA/改性芦苇纤维(ALF)/改性碳纤维(SSi CF)复合材料,研究了2种纤维复配质量比对复合材料力学性能的影响,探讨了复配改性纤维对复合材料接触角、热稳定性的影响。结果表明:当LF与CF复配质量比为1∶5时,PP/EVA/LF/CF复合材料的综合力学性能较好;与PP/EVA复合材料相比,ALF与SSi CF复配质量比为1∶5时,PP/EVA/ALF/SSi CF的拉伸强度提高了11.13 MPa,弯曲强度提高了16.31MPa,冲击强度降低;PP/EVA/ALF/SSi CF复合材料较PP/EVA复合材料的表面亲水接触角提高了7°,残炭率由0增加至23.1%,热稳定性明显提高。     

行人头部碰撞碳纤维夹芯复合材料引擎盖的有限元分析

利用ABAQUS的Explicit模块建立了行人头部碰撞碳纤维夹芯复合材料的有限元模型,并使用DIAdem工程分析软件计算了头部损伤指标HIC值。通过钢球碰撞试验验证了模型的有效性,分析了碳纤维复合材料层数,硬质泡沫厚度,蒙皮的铺层方式对HIC值和最大侵入量的影响。结果表明,加入硬质泡沫可以大量减少碳纤维复材使用量,并且不会增加HIC值和最大侵入量;硬质泡沫厚度不宜太大也不宜太小,有最优值;各向同性明显的铺层方式有利于减小HIC值。     

短碳纤维增强聚丙烯复合材料性能的研究

本文研究了单螺杆挤出机加工短碳纤维增强聚丙烯复合材料（ＣＦＲＰＰ）的性能。结果表明，经表面处理的短碳纤维与ＰＰ复合，得到的材料其拉伸强度、冲击强度和热变形温度有明显提高，成型收缩率显著减小、电性能与半导体相近。本文还结合拉伸断面的电镜照片，比较分析了表面处理前后短碳纤维增强ＰＰ复合材料力学性能的变化。     

短切碳纤维对聚苯腈/碳纤维复合材料性能的影响

利用碳纤维（CF）增强聚苯腈（PN）树脂制备一系列PN/CF复合材料,利用万能试验机和动态热机械分析仪（DMA）,研究短CF含量、长度与偶联剂种类对PN树脂力学性能的影响。结果表明,采用苯基三乙氧基硅烷作为偶联剂时力学性能和热稳定性达到最佳水平,相较于未经偶联剂改性PN/CF复合材料的储能模量提高了22.2%,热失重5%温度（Td5%）提高了33.1%;随着CF掺杂量的增加,材料力学性能呈现先增大后减小趋势,在0.3%（质量分数,下同）时获得了最优异力学性能,相较于PN树脂,其弯曲强度提高了38.4%,弯曲模量提升了97.7%;CF长度为6 mm时材料的弯曲强度和储能模量优于CF长度为3 mm时的材料。     

碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能

采用硝酸液相氧化法改性短切碳纤维(NCF),用以制备聚丙烯(PP)复合材料。以纤维含量和纤维种类为变量,通过万能力学试验机、熔体流动速率试验机、差示扫描量热、X射线衍射、扫描电子显微镜等研究它们对材料力学性能、流动性能、熔融温度以及结晶性能的影响。实验结果表明,纤维的含量影响纤维在基体中的分布,进而显著影响材料的性能,且含量在10%至20%区内时具有较好的增强效果;NCF与PP的界面具有更强的粘附力,这提升了复合材料的力学强度,降低了材料的断裂伸长率,降低了材料的熔融流动速率,提升了材料的结晶温度与结晶度,略微降低了材料的熔融温度;纤维含量与纤维种类均对材料的结晶晶型无明显影响。     

稻壳粉/PP复合材料性能的研究

分别将未处理和经过表面处理的稻壳粉填充到聚丙烯(PP)中,制备了稻壳粉/PP填充复合材料。探讨了稻壳粉改性及其含量对该复合材料性能的影响。结果表明:当稻壳粉含量为40 phr时,稻壳粉/PP复合材料的综合性能较好;另外,相对于未经表面改性处理的稻壳粉,改性稻壳粉的PP填充复合材料的力学性能、热性能、流动性能均有不同程度的提高。     

回收聚丙烯/废书刊纸纤维复合材料结构与力学性能的研究

以废书刊纸纤维(OMGF)和回收聚丙烯(PP)为原料,马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为相容剂,采用热压成型法制备了PP/OMGF木塑复合材料。研究了OMGF含量对复合材料拉伸性能及弯曲性能的影响,并采用红外光谱和扫描电子显微镜分析了OMGF的结构及复合材料的拉伸断面形貌。结果表明,OMGF对PP基体具有一定的增强作用,当OMGF含量为30%时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别达到最大值29.53MPa和33.67MPa,比回收PP分别提高了51.6%和31.7%;随着OMGF含量的增加,复合材料的断裂伸长率逐渐下降,弯曲模量逐渐上升。扫描电子显微镜分析显示,当OMGF含量较低时,其与PP基体之间具有良好的界面相容性;当OMGF含量增加到50%时,界面相容性明显下降。     

汽车内饰用PP/黄麻纤维复合材料力学性能

采用转矩流变仪混合造粒,通过注射成型方法制备了聚丙烯(PP)/黄麻纤维复合材料,研究了对纤维表面进行处理的NaOH浓度、纤维含量和相容剂的含量对PP/黄麻纤维复合材料力学性能的影响,采用扫描电镜对纤维表面及复合材料的断面形貌进行分析。结果表明:黄麻纤维经过碱处理后PP/黄麻纤维复合材料的力学性能优于纤维未处理的复合材料的力学性能,随着NaOH浓度的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和冲击强度增加,在NaOH浓度为16%时,其拉伸强度和冲击强度最佳;其弯曲强度随着NaOH浓度的提高先增加而后下降,在8%浓度时,弯曲强度最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度先增加后下降,在纤维含量达到20%时,PP/黄麻纤维合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大。随着纤维含量的提高,PP/黄麻纤维复合材料的冲击强度降低。相容剂的加入使得PP/黄麻纤维复合材料的拉伸强度和弯曲强度明显增加。     

聚双环戊二烯/碳纤维复合材料的制备和力学性质

采用扫描电镜(SEM)对分别经刻蚀、氧化及氧化后再刻蚀的碳纤维表面进行表征;用不同方法处理的碳纤维通过反应注射成型(RIM)技术制备出了聚双环戊二烯(PDCPD)/碳纤维复合材料,对材料的断面形貌和力学性能进行了表征.结果表明,在实验范围内,经过氧化后再刻蚀的碳纤维其复合材料力学性能提高较大,随着碳纤维含量的增加,复合...     

混杂比对交织芳纶碳纤维复合材料力学性能的影响

为了分析混杂比对层内混杂复合材料力学性能的影响,利用交织方式制备芳纶碳纤维混杂增强体织物,并通过交织物纬纱系统中芳纶与碳纤维的纱线配置比例调整碳纤维在增强体结构中的混杂比。采用真空辅助成型技术制备层内混杂结构的芳纶碳纤维混杂（ACFH）复合材料,并对复合材料的拉伸性能、弯曲性能和冲击性能进行测试。结果表明,增强体纬向系统中芳纶与碳纤维的不均质性对ACFC复合材料经方向上的拉伸强度起消极作用;混杂比的增加对ACFC复合材料的纬向拉伸破坏和弯曲损伤具有抑制作用;纬向上,ACFC复合材料的拉伸强度最高提高了近6倍,弯曲强度最小增加了4.04倍;芳纶与碳纤维混杂协同作用有利于ACFC复合材料的抗冲击性能改善,且混杂比存在最佳值。     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

碳纤维表面处理对树脂基复合材料力学性能影响研究进展

综述了近期国内在树脂基复合材料用碳纤维表面处理方面的研究进展。其中碳纤维表面处理方法主要包括氧化处理、表面涂层处理、等离子体处理以及超临界流体处理等,对采用这些处理方法后碳纤维增强树脂基复合材料的相关力学性能变化情况进行了总结归纳。     

PP/KPEG/MWNTs导热复合材料制备及性能

将可膨胀石墨(KPEG)和多壁碳纳米管(MWNTs)混合填料填充至聚丙烯(PP)制备PP/KPEG/MWNTs导热复合材料。保持混合填料总质量分数30%不变,改变两者质量比进行试验。结果表明,随着MWNTs填充比例增加,导热复合材料的拉伸强度呈先增大后减小趋势,而缺口冲击强度总体呈下降趋势。与纯PP相比,当MWNTs与KPEG质量比为1∶5(MWNTs质量分数为5%)时,导热复合材料的热导率提高了328.4%;MWNTs可提高复合材料热稳定性,但改变其与KPEG质量比在试验范围内对热稳定性影响较弱。     

碳纤维增强BT-HA复合材料的制备与性能

目前,人工骨由于力学性能不佳在应用上受到极大的限制,因此,如何在保证人工骨具有压电性能和生物性能的前提下提高其力学性能成为了研究热点。本文以钛酸钡-羟基磷灰石(BT-HA)复合材料为基体,质量分数为5%的碳纤维(C_f)作为增强体,利用传统固相烧结法制备了C_f/BT-HA复合材料,目的是在保证电学性能不变的前提下提高复合材料的力学性能。结果表明,BT-HA复合材料中加入C_f后,电学性能基本保持不变,力学性能得到了很大的提升。样品具有较好的铁电性,压电常数d₃₃为37 pC/N,居里温度为170 ℃,高于人工骨的使用温度。抗弯强度达到121.7 MPa,硬度达到3.56 GPa,均增大到未加C_f样品的3倍,断裂韧性增加了1倍,达到1.21 MPa·m^1/2。C_f/BT-HA复合材料没有细胞毒性且骨诱导性良好,有望应用于骨替代材料领域。     

PP/PE-g-MAH/废皮革纤维复合材料性能的研究

利用马来酸酐(MAH)接枝聚乙烯(PE)(PE-g-MAH)作为增容剂,以废弃的皮革纤维为增韧剂,通过物理机械共混方法,制备一种可生物降解的PP/PE-g-MAH/废皮革纤维复合材料。研究了PP/PE-g-MAH/废皮革纤维复合材料的微观结构和力学性能之间的关系。结果表明,PE-g-MAH与废皮革纤维之间存在着化学反应,有利于废皮革纤维在PP基体中的分散,同时提高了废皮革纤维与PP基体之间的作用力,改善了PP/PE-g-MAH/废皮革纤维复合材料的力学性能。PP/PE-g-MAH/废皮革纤维复合材料的力学性能与废皮革纤维的用量和废皮革纤维在PP基体中的分散状态有关。