竹纤维和椰纤维增强水泥复合材料

本工作采用竹短纤维和椰壳纤维增强水泥, 改善水泥基体的韧性和抗裂性, 提高了韧度和强度。研究了植物纤维含量、加入乳胶成分和含水量等因素对植物纤维增强水泥复合材料性能的影响, 以及植物纤维复合材料的微观破坏。      

多尺度纤维增强水泥基复合材料力学性能试验

基于水泥基材料多尺度的结构特征及破坏过程,设计了一种由钢纤维、聚乙烯醇（PVA）纤维以及碳酸钙晶须构成的多尺度纤维增强水泥基复合材料（MSFRCC）,研究了其抗压强度、抗弯强度、弯曲韧性、多缝开裂形态以及断裂过程等基本力学性能。结果表明：基体材料的强度和韧性均得到了显著提高;MSFRCC在弯曲荷载作用下表现出了硬化行为和多缝开裂模式。扫描电子显微镜和断裂试验结果证实了多尺度纤维在水泥基复合材料破坏过程中发挥了多尺度阻裂作用。研究认为：通过对纤维进行多尺度组合设计,可以显著改善水泥基复合材料的韧性,廉价的碳酸钙晶须可以适量取代钢纤维和PVA纤维。     

表面处理玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能

为提高玄武岩纤维(BF)与水泥基体的界面结合力和桥接作用,分别采用HCl溶液(0~2.0mol/L)和NaOH溶液(0~2.0mol/L)对BF表面进行刻蚀糙化处理,研究纤维表面处理对BF增强水泥基复合材料的力学性能影响规律。结果表明:随着HCl溶液浓度增加,BF/水泥复合材料抗折强度与弯曲强度均先增加后降低,挠度呈现缓慢增加趋势,而抗压强度变化幅度较小;当HCl溶液浓度为1mol/L时,BF/水泥复合材料的强度与韧性最佳;碱处理BF后,BF/水泥复合材料的力学性能随NaOH浓度增加而显著降低,且复合材料韧性无明显改善;BF经HCl溶液腐蚀后的质量保留率变化规律与NaOH溶液腐蚀后的变化规律接近,而经HCl溶液腐蚀后BF强度保留率大于NaOH溶液腐蚀后的BF强度保留率。     

碳酸钙晶须对混杂纤维增强高延性水泥基复合材料力学性能的影响

为了探究碳酸钙晶须对钢纤维/PVA混杂纤维增强高延性水泥基复合材料(HyFRHDCC)力学性能的影响,利用2%体积掺量的廉价碳酸钙晶须替代部分纤维,研究了不同纤维掺量HyFRHDCC的压缩性能和拉伸性能,利用扫描电子显微镜观察了HyFRHDCC的微观结构。研究结果表明,引入碳酸钙晶须能够提高HyFRHDCC的初裂拉伸应变和峰前压缩韧性;在1.5%PVA+0.25%钢纤维HyFRHDCC中掺入2%碳酸钙晶须可以改善材料的拉伸性能;当PVA纤维减少至1%时,HyFRHDCC出现了明显的应变软化行为。微观形貌分析发现,碳酸钙晶须能够通过裂纹偏转、晶须拔出以及裂缝桥联等微观机制改善HyFRHDCC的应变硬化行为。     

竹纤维质量分数对竹纤维增强聚乳酸复合材料性能影响

以1.5%异氰酸酯(MDI)界面改性剂改性处理后的竹纤维和聚乳酸为原料,通过注射成型工艺制备竹纤维增强聚乳酸复合材料,探讨竹纤维质量分数对复合材料界面、力学性能、吸水率、热性能的影响。结果表明,随着竹纤维质量分数的增加,复合材料拉伸强度、冲击强度、存储模量以及热稳定性均先增大后减小,24h吸水率逐渐增大,损耗因子逐渐降低。竹纤维质量分数为50%时,复合材料的拉伸强度和冲击强度分别达到最大值63.2MPa和11.6kJ/m2,复合材料存储模量最大,热稳定性最好。     

竹纤维增强聚乳酸复合材料热老化性能

采用氢氧化钠和异氰酸酯处理的界面调控方法对竹纤维(BF)增强聚乳酸(PLA)复合材料界面进行调控,通过注射成型工艺制备BF/PLA复合材料。利用FTIR、XRD、凝胶渗透色谱及SEM等分析手段研究了BF/PLA复合材料热老化性能。研究发现: 热老化过程中PLA分子链中的C O不断水解,分子链的C—O断裂生成聚合度更低的小分子量的PLA,PLA结晶度减小,PLA与BF的接合界面被破坏,拉伸强度和冲击强度随老化时间的增加逐渐降低。BF/PLA复合材料在80℃热老化16天后拉伸强度和冲击强度分别降低了75%和77.6%,在100℃热老化32 h后拉伸强度和冲击强度分别降低了80.3%和83.4%。温度对BF/PLA复合材料老化影响显著,温度越高,老化速度越快。     

偶联剂改性玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能

为改善玄武岩纤维(BF)与水泥基材料的界面结合作用,分别采用质量分数为0.4%、0.8%和1.2%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(CG550)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(CG570)和乙烯基三乙氧基硅烷(Z6518)的三种硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面处理,研究改性后纤维及其增强混凝土的力学性能影响规律。实验结果表明,随着CG550溶液浓度增加,改性玄武岩纤维及其水泥基复合材料力学性能整体呈上升趋势,当CG550溶液浓度为1.2%时,纤维及其增强水泥基材料有最佳的力学性能;随着CG570溶液浓度增加,改性后玄武岩纤维的断裂强度先升高后降低,断裂伸长率基本不变,纤维断裂强度最高提升5.8%,其水泥基复合材料的力学性能随溶液浓度增加呈上升趋势,抗折强度最高提升24.4%,抗压强度最高提升7.3%;随着Z6518溶液浓度上升,改性后玄武岩纤维的断裂强度逐渐降低,但断裂伸长率逐渐增高,表现出较好的延性;其水泥基复合材料力学性能随浓度变化无明显改善。综合考虑实验结果,三种硅烷偶联剂对纤维的改性效果好坏依次为CG570、CG550、Z6518。     

长竹纤维束定向增强聚丙烯复合材料

目的 以我国资源丰富的竹子和聚丙烯（PP）作为原料,研究竹材的预处理和成形工艺对其物理力学性能的影响,扩大竹材的应用领域。方法 通过碱液预处理,对竹条进行软化分丝。然后,利用热压技术将所提取的竹子与聚丙烯进行复合,并调节热压工艺,得出最优参数。结果 使用质量分数为6%的NaOH,在100℃下预处理2.5 h,通过辊压疏解,制备长竹纤维束（LBF）,LBF的抗拉强度为397.2 MPa。经过处理后,LBF/PP复合材料的储能模量达到9.49 GPa,比未处理的LBF/PP复合材料提升了11.5%。确定了最优热压条件：温度为190℃、时间为20 min、压力为6 MPa。随着长竹纤维含量的增加,LBF/PP复合材料的耐水性降低。结论 使用长竹纤维束所制备的LBF/PP复合材料具有优异的物理力学性能,有望作为结构材料应用于集装箱、托盘等,在包装应用领域有较好的前景。     

氧化石墨烯增强水泥基复合材料的力学性能及微观结构

本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯（Graphene oxide,GO）悬浮液,通过FTIR、XRD和AFM等测试技术对GO晶体结构和尺寸形态进行了表征,考察了GO掺量和水灰比的变化对GO增强水泥基复合材料力学性能和微观结构的影响。结果表明：GO增强水泥基复合材料抗折抗压强度随GO掺量增加而先提高后降低,且对于抗折强度增强效果远超过抗压强度,当GO掺量为0.03%时,抗折强度达到最大值13.72 MPa;高水灰比条件下掺入GO对水泥胶砂强度的提高更显著;通过SEM对GO增强水泥基复合材料微观结构进行表征,发现GO能够优化水泥水化产物的微观结构形态,细化晶体尺寸,形成更加致密均匀的网络结构,从而改善水泥基复合材料的宏观性能。     

纤维含量对VARTM制备竹纤维/环氧树脂复合材料性能影响

纤维含量是影响真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)技术制备高性能纤维复合材料的关键因素之一,通过考察竹纤维(BF)含量对VARTM成型过程中环氧树脂(EP)浸渍BF效果及BF/EP复合材料性能的影响,为竹纤维复合材料实际应用提供理论支撑.利用湿法层铺工艺将竹纤维束制作成竹纤维毡,再利用VARTM成型工艺制备出BF含量...     

纤维增强水泥薄板及其复合梁抗弯性能研究

实验研究了纤维对水泥基复合材料抗弯性能的影响.结果表明,聚乙烯醇(PVA)纤维增强挤压脱水成型板材在弯曲荷载作用下呈现多点开裂、应变硬化的特性,具有良好的延性,聚丙烯(PP)纤维增强挤压脱水成型板材呈应变软化的特性,木纤维增强挤压脱水成型板材则呈脆性破坏;与普通混凝土梁相比,冷浇和热浇纤维增强板-混凝土组合梁的抗弯强度...     

碳纤维增强水泥复合材料的电导性能及其应用

研究了碳纤维增强水泥复合材料的电导性能, 用扫描电子显微镜(SEM ) 观察了材料产生电导渗流时的显微结构, 讨论了纤维掺量和纤维长度对电导性能的影响以及受载过程中材料电导率的变化规律。结果表明, 适当控制碳纤维的尺寸、含量, 可以明显提高材料的电导性能; 材料结构中存在电导渗流现象, 渗流阈值随受载过程而变化; 碳纤维增强水泥复合材料能够作为本征机敏材料, 反应试件受载时的应力应变关系。     

纤维增强复合材料横向弹性常数

本文提出了一个计算单向纤维增强复合材料横向弹性模量和泊松系数的边界元计算模型.泊松系数ν₁₂、ν₃₂、ν₁₃和ν₂₃的计算结果与实验结果吻合得很好.碳纤维增强复合材料横向模量E₂和E₃的计算值也和实验结果完全吻合,而玻璃纤维/环氧横向模量E₂、E₃的计算值却比实测值偏小约10%～25%.予计这是由于本文计算模型未考虑界面层的性能,它对材料的宏观性能产生了较明显的影响.      

碳纤维复合材料破坏的超声波检测

本文对碳纤维增强复合材料O°、±45°和0°/90°铺层的无缺口、有直边缺口、有中心圆孔和有中心缺口层板,作了静态拉伸试验研究。采用超声波扫描成象检测方法,检测了碳/环氧复合材料在不同加载区域内的损伤分布及损伤程度,得到了载荷—损伤程度曲线和材料内部缺陷分布的分层图象。结果表明:带有垂直于载荷方向直边缺口的试件在受静态拉伸时,裂缝不是沿缺口长度方向作自相似扩展,而是沿纤维方向的界面扩展,缺口基本上不影响试件无缺口部分的承载能力;对于带中心缺口的试件,首先出现缺口尖端的界面分离;带中心圆孔的试件,损伤从孔周开始,逐渐沿纤维方向扩展。本文还分析了试件的损伤和破坏机理。     

纤维类型对纤维增强SiC基复合材料性能的影响

对比了采用先驱体浸渍法制备的三种不同纤维增强SiC基复合材料的性能差异,并从材料的微观结构特征入手分析了差异产生的原因。通过研究发现,采用Hi-Nicalon纤维增强的SiC基复合材料具有较好的性能,单向复合材料弯曲强度达到703.6 MPa, 断裂韧性达到23.1 MPa·m1/2;采用国产吉林碳纤维(JC)制备的SiC基复合材料也具有较好的性能,弯曲强度为501.1 MPa,断裂韧性为13.8 MPa·m1/2。      

炭纤维增强复合材料

人类使用的材料经历了天然材料、加工材料、合成材料而进入到目前第四代的复合材料时代。复合材料是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成的多相材料。它不仅能保持其原组分各自具有的部分特性,使各组分性能得到相互补充,甚至还可能赋予原组分呈单一材料时所不具备的优异性能。随着高性能炭纤维的开发和利用,也促使复合材料从玻璃纤维增强塑料的第一代进入以炭纤维增强塑料（ＣＦＲＰ）为代表的高级复合材料（ＡＣＭ）的新时期。尽管炭纤维（ＣＦ）具有极高的比强度和比模量,但它属于脆性材料,只有将它与基体材料牢固地复合…     

玻纤增强聚合物/漂珠/水泥复合材料的研究

本文讨论了玻纤增强聚合物/漂珠/水泥复合体系的反应、微相结构和力学性能.通过SEM、XRD、TG、DTA和力学性能的测试发现:由于玻纤的增强作用和聚合物好的韧性与粘接性,可以显着地提高体系的抗弯强度.同时还发现聚合物能影响水泥的水化反应,降低体系游离氢氧化钙含量,起了减缓玻纤被腐蚀的作用,从而改善了复合材料的耐久性.      

金属短纤维及其在复合材料中的应用

本文介绍了振动切削法制造金属短纤维的基本原理和金属短纤维的特点,表明振动切削法制造的金属短纤维有许多性能优于非金属纤维,同时还讨论了金属短纤维复合材料及其在工业生产中的应用。      

碳纤维硫铝酸盐水泥基机敏复合材料

采用压制成型方法制备了碳纤维硫铝酸盐水泥基复合材料 ( Carbon Fiber Reinforced Sulphoaluminate Cement,简称CFRS ) 。用XRD和孔结构分析仪对复合材料的物相和孔径与孔体积的关系进行了分析,研究了不同碳纤维掺量对复合材料在单调压应力和循环压应力下的机敏性能的影响。XRD和孔结构分析研究结果表明,压制成形的试样水化14天硫铝酸盐水泥水化仍不完全,试样结构致密,孔隙率较小,孔径基本小于0.9μm;单调压应力下机敏测试性能表明,碳纤维掺量为0.3％和0.5％的CFRS试样电容变化率与压应力近似成线性关系,机敏性能较好;循环压应力下碳纤维掺量为0.7％的CFRS试样电容变化率与循环压应力成一一对应关系,表现出较好的机敏特性。      

一个计算单向纤维增强复合材料纵向剪切模量的模型

本文给出一个计算单向纤维增强复合材料纵向剪切模量的模型。该模型考虑了纤维截面的纵横比及基质在纤维周围的分布,对所有纵横比的情况都适用。算例表明,纵向剪切模量对纤维截面的纵横比是非常敏感的。通过与实验结果及其它数值结果的对比,说明了该模型是合理的,并具有较好的精度。