RTM制备玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能分析

以环氧树脂为基体,短切玻璃纤维和玻璃纤维布为增强材料,通过RTM工艺制备了玻璃纤维增强环氧树脂(GF/EP)复合材料,并研究了RTM工艺制备玻璃纤维布增强环氧树脂(L-GF/EP)和短切玻璃纤维增强环氧树脂(S-GF/EP)复合材料的拉伸和弯曲性能,分析了开孔对两种复合材料拉伸性能的影响。结果表明:在拉伸过程中,开孔试样因孔边产生的应力集中,导致其拉伸强度与无孔试样相比下降了30%左右;玻纤铺层类型的不同对复合材料的力学性能具有显著影响;L-GF/EP复合材料内部结构完整,在载荷作用下,复合材料的弯曲断裂呈现一定的假塑性断裂模式,达到弯曲极限挠度值后,出现一定程度的回弹现象,其力学性能优于S-GF/EP复合材料。     

氰酸酯改性环氧树脂复合材料的研究

采用双酚A型二氰酸酯对环氧树脂E51进行改性,并制备出玻璃纤维增强复合材料。通过傅里叶红外光谱(FTIR)、动态热力学分析(DMA)对不同质量比的环氧树脂/氰酸酯的共固化产物结构特征以及复合材料的玻璃化转变温度进行了研究,同时测定并讨论了对复合材料的拉伸性能、弯曲性能、吸湿性能的影响。结果表明,在环氧树脂和氰酸酯共固化体系中,随着氰酸酯含量的增加,固化物中三嗪环的相对含量增加,噁唑烷酮的相对含量降低。当环氧树脂/氰酸酯质量比为50/50时,复合材料的玻璃化转变温度为215.6℃,与未改性相比提高了49.7℃;650h后吸水率显著降低,仅为0.69%;但拉伸强度和弯曲强度略有降低。扫描电镜(SEM)分析表明,加入氰酸酯后,增加了复合材料的残余应力,使复合材料呈现出脆性断裂。     

界面结合对GF/PDCPD复合材料性能的影响

界面结合性能对制备性能优异的复合材料具有重要意义。通过对双环戊二烯（DCPD）与玻璃纤维（GF）的浸润性进行研究，将其与等效环氧树脂比较，开发了一种与玻璃纤维具有较好结合性的DCPD树脂，用其制备出一种综合性能优异的玻璃纤维增强PDCPD基复合材料。通过动态接触角、90?拉伸强度和层间剪切强度实验，测定了不同树脂与玻璃纤维之间的粘附力，提供了玻璃纤维与不同树脂界面性能差异。结果表明，SCB-600 DCPD树脂与玻璃纤维的结合性较优，动态接触角为60.35??0.3?，90?拉伸强度为(42.3?1.6) MPa，层间剪切强度为(61.3?3.2) MPa，与1564环氧树脂相当。进一步优化了DCPD树脂质量分数，当树脂质量分数为30%?2%时，SCB-600 DCPD复合材料具有相对最优的力学性能，材料拉伸强度为(1180.1?4.1) MPa，弯曲强度为(1060.4?4.6) MPa，缺口冲击强度为(145.3?4.8) KJ/m2。其弯曲和拉伸强度与玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的性能基本相当，但缺口冲击强度优于1564环氧树脂。     

玻璃纤维增强聚丙烯的力学性能研究

研究了玻璃纤维(GF)和马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)对聚丙烯力学性能的影响。结果表明:随着GF与PP的质量比增加,玻璃纤维增强聚丙烯的拉伸强度增加,冲击强度总体呈下降趋势。当PP与GF的质量比为55∶45时,拉伸强度最高,达到45MPa。当PP与GF的质量比一定时,在玻璃纤维增强聚丙烯复合材料中添加增容剂马来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH),可使其拉伸强度得到很大的提高,但是冲击性能却下降。当PP与GF的质量比为75∶25时,随PP-g-MAH与PP/GF复合材料的质量比增加,其拉伸强度先增大后减小,其冲击性能总体呈下降趋势。当PP-g-MAH,PP和GF的质量比为15∶75∶25时,其综合性能最优,拉伸强度为50.5MPa,冲击强度为4.3kJ/m2。     

玻纤增强ABS复合材料的制备及性能

以丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)及玻璃纤维(GF)为原料,以环氧树脂作为界面相容剂,研究了界面相容剂对玻璃纤维增强ABS复合材料力学性能及界面粘接的影响.结果表明:加入环氧树脂,玻纤增强ABS复合材料的力学性能明显提高;随着玻纤质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度均逐渐增加;玻纤质量分数为30%时,GF/ABS/环氧树脂复合材料的拉伸强度比未改性的复合材料的拉伸强度提高了30%,弯曲强度提高了25%,冲击强度也提高了50%.     

玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能研究

本文以环氧树脂为基体,经改性过的短切玻璃纤维为增强材料,制备了玻璃纤维增强环氧树脂(GF/EP)复合材料。探究了玻璃纤维与环氧树脂配比、固化条件对GF/EP复合材料力学性能的影响。结果表明:当玻纤用量为20%、固化温度为120℃、固化时间为3.0 h时制备的GF/EP复合材料拉伸强度约为38.52 MPa、冲击强度约为6.46k J/m2;GF/EP复合材料经60℃、5%的食盐水浸泡48 h后力学性能下降,SEM显示纤维与树脂的粘结界面经腐蚀后被破坏。     

环氧树脂/混合纤维复合材料高温及盐雾老化性能研究

采用连续拉挤成型工艺制备了环氧树脂/玻璃纤维带/玻璃纤维/碳纤维复合材料,研究了该复合材料的玻璃化转变温度、耐高温强度和盐雾老化对外观、微观组织、质量及拉伸强度的影响。结果表明:在120℃长期高温环境下,复合材料的拉伸强度较为稳定,保持率达到95%;盐雾老化对复合材料质量和强度的影响趋势类似,老化240 h后其性能趋于稳定,老化600 h时材料的质量和拉伸强度的变化率分别为5.21×10~(-2)%和5.52%。     

石墨烯/环氧树脂对碱激发砂浆基本力学性能的影响

通过水热还原法将利用Hummers法制备得到的氧化石墨烯制备成石墨烯,通过透射电镜观测石墨烯的形貌;利用占环氧树脂0.05%,0.10%和0.20%质量分数的石墨烯改性制备得到石墨烯/环氧树脂复合材料,并对石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸性能以及拉伸断面进行扫描电镜分析,选择拉伸性能最好的石墨烯/环氧树脂复合材料以3%,6%和9%质量分数的掺量用于矿渣粉煤灰基碱激发材料中,利用抗折抗压性能以及扫描电镜微观结构分析石墨烯/环氧树脂复合材料对矿渣粉煤灰基碱激发砂浆的性能影响。实验发现,石墨烯掺量为0.10%的石墨烯/环氧树脂复合材料的拉伸性能最好,石墨烯/环氧树脂复合材料掺量为3%,6%和9%的矿渣粉煤灰基碱激发砂浆的抗折性能分别提高了13.1%,9.3%和18.6%,而复合材料对砂浆的抗压性能影响不大。     

环氧树脂/粉煤灰复合材料性能的研究

探讨了随环氧树脂含量的增加,环氧树脂/粉煤灰复合材料的强度、韧性以及微观结构的变化趋势。结果表明:当环氧树脂含量增加到30%时,复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和冲击强度分别是环氧树脂含量为15%时的329%、168%和257%,环氧树脂含量进一步增加,复合材料的各项性能变化不大;环氧树脂含量达到30%时,复合材料形成了分布均匀的2μm左右的小气孔,并且其密度和尺寸随着环氧树脂含量的增加而增大。环氧树脂含量为30%~40%时,环氧树脂/粉煤灰复合材料的综合性能最好。     

玻璃纤维毡/水性环氧树脂复合材料的制备及其基本性能研究

为提高SCR脱硝系统的脱硝性能,提出制备一种新型玻璃纤维毡结合环氧树脂的复合材料。以玻璃纤维毡为基体,将2种常用的水性环氧树脂和固化剂混合后涂覆于玻璃纤维毡上,从而得到水性环氧树脂/玻璃纤维毡复合材料;最后对复合材料的微观结构、热稳定性、力学性能进行对比分析。结果表明,JH-5560水性环氧树脂与水的质量比为1∶1.4时的固化交联效果最好,且复合材料具有良好的热稳定性、粘接性能和力学性能,为后期以玻璃纤维毡作为基板的复合材料的催化剂附着研究奠定了基础。     

纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂复合材料性能研究

将竹纤维加入到环氧树脂中以形成增强环氧复合材料,研究了竹纤维竹粉和纳米二氧化硅（SiO2）对环氧树脂的力学性能和耐溶剂浸蚀性能的影响。竹纤维含量为15%时,竹纤维/环氧树脂的冲击强度比纯环氧树脂提高50%。纳米SiO2能同时增强和增韧竹纤维/环氧树脂,并提高其耐溶剂浸蚀性能,纳米SiO2含量为4%时,纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂三元复合材料的冲击和拉伸强度分别比未添加纳米SiO2的竹纤维/环氧树脂提高40%和30%。当纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂的质量比为4/15/85时,三元复合材料的综合性能较好。     

环氧树脂/碳纤维/绢云母复合材料性能研究

采用环氧树脂(EP)与短碳纤维(SCF)通过熔融共混法制得体积电阻率较低的EP/SCF复合材料,其渗滤阈值为10%。再以EP/SCF(67/25)复合材料的配比为基准,加入不同质量份的经2%硬脂酸改性的绢云母,制备出EP/SCF/绢云母复合材料。实验结果表明,当EP、SCF、绢云母的质量比为67∶25∶10时,复合材料的体积电阻率为2.25×108Ω·cm,拉伸强度、拉伸弹性模量和冲击强度比EP分别提高了78.5%、57.5%和43.6%。     

基于NOL环的高性能纤维与环氧树脂的匹配性研究

纤维与树脂的界面对复合材料的整体力学性能有着显著的影响。基于NOL环的宏观力学测试一般被用来反映复合材料的界面粘结性能,因此适用于评价纤维与树脂之间的宏观力学性能匹配性。为了探究高性能碳纤维T700SC、T800HB及高强玻璃纤维与环氧树脂的宏观力学性能匹配性,本研究首先根据GB/T 1458—2008国家标准制备NOL环试样,再借助NOL环的拉伸和层间剪切强度测试分析了高性能纤维与环氧树脂不同匹配组合宏观力学性能差异的原因,并寻找出最佳匹配组合。结果表明:玻璃纤维与环氧树脂的界面存在最佳的粘结强度,而且不同粘结强度导致拉伸强度和破坏机理不同,而碳纤维复合材料界面性能较差,容易分层破坏;T800HB与环氧树脂的宏观力学匹配性优于T700SC,环氧树脂力学性能、碳纤维的表面微观结构与性质以及环氧树脂与碳纤维之间的相互作用关系是影响界面粘结性能的根本原因。该研究在高性能纤维单向复合材料的材料选择与设计方面具有现实意义。     

长玻璃纤维增强尼龙6复合材料力学性能的研究

研究以聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)和聚烯烃弹性体接枝马来酸酐(POE-g-MAH)为界面相容剂的长玻璃纤维增强尼龙6(LGF/PA 6)复合材料的力学性能,并与短玻璃纤维增强尼龙6(SGF/PA 6)复合材料的力学性能进行对比。结果表明:LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量均随着玻璃纤维含量的增加呈直线上升趋势,玻璃纤维质量分数达到40%时,增强效果十分显著;在添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量低于SGF/PA 6复合材料;2种复合材料的冲击强度均随着玻璃纤维含量的增加呈非线性增加,当添加相同含量的玻璃纤维时,LGF/PA 6复合材料的冲击强度高于SGF/PA 6复合材料;两种界面相容剂均改善了玻璃纤维与PA 6的界面性能,显著提高了复合材料的冲击强度,其中添加PP-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的冲击强度的提高高于添加POE-g-MAH的,但拉伸强度和弯曲强度均有不同程度降低,其中添加POE-g-MAH的LGF/PA 6复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量下降得较为明显。     

玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料的制备与性能研究

采用碱催化阴离子聚合反应制备玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料.研究了玻璃纤维表面偶联处理、粉煤灰的活化偶联处理以及两者加入时间和两者配比对复合材料力学性能和摩擦性的影响.结果表明:将经偶联处理的玻璃纤维、粉煤灰与催化剂一起加人己内酰胺单体,能够制备出性能良好的玻璃纤维粉煤灰增强尼龙复合材料;采用玻璃纤维和粉煤灰同时增强尼龙,两者表现出良好的增强效应;当玻璃纤维质量分数为30%、粉煤灰质量分数为10%时,所得的尼龙复合材料具有较好的力学性能.     

高强耐磨PPS/PTW/GF复合材料的制备与性能研究

在聚苯硫醚(PPS)中加入活化处理过的钛酸钾晶须(PTW)和玻璃纤维(GF),熔融共混挤出制得PPS/PTW/GF复合材料。探究了复合材料力学性能和摩擦性能随钛酸钾晶须添加量的变化以及复合材料力学性能随玻璃纤维添加量的变化关系。结果显示,添加适量的钛酸钾晶须能改善材料的力学性能和摩擦性能,降低了磨耗。玻璃纤维的加入能较大幅度提高材料的力学性能。当PPS/PTW/GF质量比为48/12/40时,可制得综合性能优良的高强耐磨复合材料,其冲击强度10.1 kJ/m2、拉伸强度157 MPa、弯曲强度208 MPa、摩擦因数为0.14、磨耗量28 mg。     

CSM改性环氧树脂性能研究

以环氧树脂(E-44)为基体,氯磺化聚乙烯(CSM)为增韧剂,纳米TiO2为填料,制备了环氧树脂/CSM复合材料,研究了改性物对复合材料的拉伸性能、冲击性能及耐腐蚀等性能的影响。实验结果表明CSM质量为环氧树脂的6%、TiO2为5%时,环氧树脂/CSM复合材料性能最佳。复合材料冲击强度达到11.25MPa,拉伸强度为8.775MPa,复合材料的耐腐蚀性也得到了一定的改善。环氧树脂/CSM复合材料冲击断面扫描电镜图片表明,改性后由脆性断裂转变为韧性断裂。     

纳米SiO2/桐油基环氧树脂复合材料的制备及性能

通过制备环氧化桐油酸甲酯,并将其与E51环氧树脂共混,得到桐油基环氧树脂。再用硅烷偶联剂KH-570改性纳米SiO₂,并以不同的质量比添加到桐油基环氧树脂中,探究不同纳米SiO₂含量在力学性能、接触角以及耐磨损性能上对桐油基环氧树脂复合材料的影响。结果表明：质量比为6%的纳米SiO₂的桐油基环氧树脂复合材料的拉伸和冲击强度都得到了提高,冲击强度较未加入纳米SiO₂提高了53.3%,水接触角也从93.3°提高到104.76°,并且添加纳米SiO₂之后复合材料的耐磨损性能也随之增强。     

纳米SiO2改性环氧树脂碳纤维体育材料及性能试验

针对传统体育器材环氧树脂碳纤维复合材料脆性大、耐冲击性能差的问题,提出用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VATRM)制备用于体育器材的纳米二氧化硅改性环氧树脂碳纤维复合材料,借助电子万能试验机和落锤式冲击实验机研究了该复合材料的横向拉伸性能和抗冲击性能。结果表明:当纳米二氧化硅质量分数为1%时,纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的横向拉伸性能最佳,断裂伸长率为0.5%;横向拉伸强度为41.7 MPa,拉伸模量为79.9 GPa,比纯环氧树脂碳纤维复合材料的横向拉伸强度、拉伸模量分别提高124.2%和12.5%。经纳米二氧化硅改性的环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力为2 216 N,比纯环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力提高了37.2%左右。     

聚氨酯/玻璃纤维复合绝缘子芯棒的制备

以耐酸无碱玻璃纤维(GF)为增强体、高韧性聚氨酯(PUR)树脂为基体,利用快速注射拉挤成型工艺制备了PUR/GF复合材料.重点研究了GF含量对PUR/GF复合材料弯曲强度、拉伸强度和断裂韧性及其微观结构的影响,同时考察了该复合材料的电气性能,验证了PUR/GF复合材料作为复合绝缘子芯棒的适用性.结果表明,当GF质量分数为79.7％时,PUR/GF复合材料的拉伸强度和断裂韧性综合性能最优,此时PUR/GF复合材料的拉伸强度为1 330 MPa,冲击强度高达450 kJ/m2,电气性能满足±500 kV直流棒形悬式复合绝缘子技术条件,PUR/GF复合芯棒综合性能优于传统环氧树脂芯棒.其生产效率高、制造成本低,有望作为潜在的电力行业复合绝缘子芯棒的替代材料.