乒乓球拍用复合材料的成形工艺与性能研究

研究了成型温度和成型压力对兵乓球拍用碳纤维复合材料弯曲强度、弯曲模量和拉伸强度的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得弯曲强度和弯曲模量最大值。随着成型温度和成型压力的增大,碳纤维复合材料的拉伸强度呈现先增加而后减小特征,在成型温度为380℃、成型压力为4.7MPa时取得拉伸强度最大值,为1.71GPa。碳纤维复合材料适宜的成型工艺为:成型温度380℃、成型压力4.7MPa。     

健身器械用碳纤维复合材料成型与性能研究

研究了模压温度、模压压力和模压时间对健身器械用碳纤维/聚碳酸酯复合材料宏观形貌、0°和45°方向拉伸性能和冲击性能的影响。结果表明,随着模压温度的升高,碳纤维/聚碳酸酯复合材料的拉伸强度和冲击功呈现先增加而后减小的特征,在模压温度为240℃时取得最大值;随着模压压力的升高,碳纤维/聚碳酸酯复合材料在0°和45°方向的拉伸强度都呈现先增加而后减小的特征,当模压压力为6MPa,碳纤维/聚碳酸酯复合材料具有最佳拉伸强度和冲击韧性结合。随着模压时间的延长,碳纤维/聚碳酸酯复合材料在0°和45°方向的拉伸强度都呈现先增加而后减小的特征,在模压时间为10min时取得最大值。碳纤维/聚碳酸酯复合材料的适宜的模压成型工艺参数为:模压温度240℃、模压压力6MPa、模压时间10min。     

PP/PA6/APP/OMMT复合材料的湿热老化性能研究

采用熔融挤出插层制备聚丙烯(PP)/尼龙6(PA6)/聚磷酸铵(APP)/有机蒙脱土(OMMT)阻燃复合材料,研究温度80℃、湿度93.1%的湿热老化条件对复合材料性能的影响.结果表明,随着湿热老化时间的延长,复合材料的表面形貌变得很差,产生大量的粗糙白斑.当OMMT含量较低时,复合材料的拉伸强度随湿热老化时间的延长先上升后下降.而当OMMT含量较高时,复合材料的拉伸强度随着湿热老化时间的延长而下降.弯曲强度的变化规律与拉伸强度相似.缺口冲击强度则随着老化时间的延长而提高.引起复合材料破坏的主要原因并非是湿热老化反应导致的分子链断裂,而是复合材料内积聚的水泡和水分子渗入到各相界面引起界面粘结强度下降导致的结果.     

既有建筑隔震碳纤维复合材料的性能测试

采用快速模压成型法制备了建筑隔震碳纤维复合材料,研究了模压压力、加压温度和固化温度对碳纤维复合材料拉伸性能和摩擦性能的影响。结果表明,当模压压力从6 MPa上升至14 MPa时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都呈现先增加后减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当加压温度从100℃上升至130℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大;当固化温度从130℃上升至160℃时,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度都先增大后逐渐减小,摩擦系数表现为先减小后增大的趋势。适宜的建筑隔震碳纤维复合材料制备工艺为：模压压力10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃。     

单向CF/PA6复合材料性能劣化及老化寿命预测

利用热压成型工艺制备出碳纤维(CF)/尼龙6(PA6)复合材料单向板,并将复合材料试样置于蒸馏水热水浴中,分别在25,60,80℃下进行不同时间的湿热老化,再对湿热老化后复合材料试样进行吸湿测试、三点弯曲测试、微观形貌表征,探究复合材料的吸湿规律、力学性能劣化规律和微观形貌变化,并对复合材料的长期寿命进行预测。结果发现,复合材料在25,60℃下的吸湿行为基本符合Fick扩散定律,而80℃下在老化最后阶段出现了背离Fick扩散定律现象。复合材料的弯曲强度随老化温度、老化时间的增加呈下降趋势,分别在25,60,80℃下老化120 d后,试样弯曲强度分别下降了22.78%,25.0%,26.25%。但是老化温度、老化时间对弯曲弹性模量无显著影响,且CF与PA6树脂之间的界面黏合性能随着温度、时间的增加逐渐变差。以绍兴2021年平均温度作为服役温度,基于加速老化测试模型和阿伦尼乌斯理论建立了CF/PA6复合材料在服役环境下剩余弯曲强度的预测模型,可预测到1 400 d后,CF/PA6复合材料的弯曲强度保留率在64.8%左右。     

湿热老化对PBO/T700层间混杂复合材料力学性能的影响

分别利用材料万能试验机和DMA研究了湿热老化时间对PBO/T700层间混杂复合材料静态力学性能和动态力学性能的影响。结果表明,在湿热环境下加速老化不同时间后,PBO/T700层间混杂复合材料的拉伸强度和模量、弯曲强度和模量并未发生明显变化;压缩强度和层间剪切强度均出现了一定程度的下降,最大降幅分别为14.4%和9.5%;湿热老化使得PBO/T700层间混杂复合材料的耐热性有所提高,当老化时间为30d时,混杂复合材料的T_g从127.6℃升高到136.3℃,随着老化时间进一步延长,混杂复合材料的T_g降低,E'和E″向低温方向移动,表明混杂复合材料的耐热性又开始下降。     

碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

碳纤维/聚三唑树脂复合材料的湿热老化行为

本文研究了碳纤维/聚三唑树脂复合材料(T700/PTA)在80℃、相对湿度98%条件下的湿热老化行为。分别采用静态力学性能测试、吸湿称重、动态热机械分析、扫描电子显微镜观察等手段考察了复合材料在湿热条件下的力学性能变化、吸湿特性和形貌变化;利用半经验数学模型对复合材料进行强度拟合和寿命预测。结果表明,复合材料的弯曲强度、层间剪切强度受湿热影响显著,尤其在老化初期;复合材料吸湿第一阶段符合Fick扩散定律,扩散系数D=1.129×10-6mm2/s;吸湿后试样的动态热机械分析谱图上出现两个转变,干燥后次级转变消失;湿热老化后,纤维与树脂基体之间的界面作用减弱;利用数学模型预测复合材料弯曲强度保留率为50%时的老化寿命为33600h,T700/PTA复合材料具有优良的耐湿热老化性能。     

碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸性能研究

研究了碳纤维进行氧化处理、铺层形式,以及紫外光照射和不同溶液介质浸泡处理等,对碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料拉伸性能的影响。结果表明:碳纤维最佳氧化工艺为浓硝酸氧化1 h,空气氧化温度250℃,空气氧化30 min。碳纤维最佳铺层设计为[0°,0°,45°]2s。随紫外光照射时间增加,复合材料拉伸强度呈先增后降趋势,120 h时达最大值。溶液介质浸泡会降低复合材料的拉伸强度。温度相同溶液介质不同时,复合材料在NaOH溶液中拉伸强度降低程度最大,温度提高会加速复合材料失效老化。     

乒乓球拍用碳纤维复合材料的改性与性能研究

在乒乓球拍用碳纤维/环氧树脂复合材料表面进行了不同含量纳米微晶纤维素涂覆的改性处理,研究了纳米微晶纤维素含量对复合材料表面形貌、单丝拉伸强度、剪切强度和弯曲性能的影响,并对断口形貌进行了观察。结果表明,硅烷化改性处理并不会对纳米微晶纤维素的形貌和尺寸产生显著改变;去除上浆剂后的碳纤维抗拉强度约为3.44GPa,剪切强度约为48.3MPa,碳纤维的弯曲强度和弯曲模量分别为418.3MPa和20.1GPa,随着AMEO-NCC含量增加,AMEO-NCC涂覆的碳纤维的单丝抗拉强度、剪切强度、弯曲强度和弯曲模量都呈现先增加而后减小的特征,在AMEO-NCC含量为质量分数0.3%时取得单丝抗拉强度最大值,且都高于去除上浆剂后的碳纤维。     

玻璃纤维/聚氨酯复合材料耐腐蚀和耐UV研究

采用连续拉挤工艺制备玻璃纤维/聚氨酯复合材料(FRPU),研究在酸、碱、盐溶液中的浸泡时间和紫外光(UV)老化时间对FRPU力学性能的影响。结果表明,垂直于玻纤方向性能下降趋势比平行方向更明显;经过60℃的酸/碱/盐溶液浸泡后,FRPU的拉伸强度、弯曲强度和层间剪切强度随着时间的延长逐渐下降,下降幅度依次为碱>酸>盐;在紫外光照射老化后,FRPU的力学性能呈现出先增加后减小的趋势,垂直方向减小的趋势更明显。     

湿热老化对锰锌铁氧体/硅橡胶复合材料性能的影响

研究湿热老化对锰锌铁氧体/硅橡胶复合材料交联密度、吸湿性能、物理性能、电性能和热稳定性的影响。结果表明,随着湿热老化时间延长,锰锌铁氧体/硅橡胶复合材料的交联密度、吸水率增大,邵尔A型硬度、100%定伸应力和拉伸强度基本呈逐渐升高趋势,拉断伸长率呈降低趋势,表面电阻、体积电阻率和介电强度呈下降趋势,介电损耗因子增大,复相对介电常数先减小后突然增大;热稳定性在湿热老化初期降幅略大,在湿热老化后期下降较平缓。     

PP/石墨/Al2O3导热复合材料的制备及性能

选择粒径为15μm鳞片石墨(FG)和3μm Al2O3混杂导热填料,采用新型同向非对称双螺杆挤出机,当Al2O3质量分数为20%时,改变FG的质量分数,制备PP/FG/Al2O3导热复合材料,研究混沌混合加工对导热复合材料性能的影响。结果表明,随着FG含量的增加,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度均呈现先增大后减小的趋势,而断裂伸长率、冲击强度逐渐减小,弯曲弹性模量逐渐增大,加工流动性能变差。当FG质量分数为40%时,导热复合材料的拉伸强度和弯曲强度有最大值,分别为32.76,46.88 MPa;抵抗热变形能力和热稳定性能逐渐提高,热导率逐渐增大。当FG质量分数为50%时,维卡软化温度提高7.2℃,负载变形温度提高38.6℃,最大分解速率温度提高13.7℃,热导率是未填充FG的6.6倍、纯PP的7.9倍。制备的导热复合材料具有优异的力学、耐热、导热性能。     

不同聚乙烯基塑木材料水热老化性能分析

以高密度聚乙烯、低密度聚乙烯及两者混合物为基体,以木粉为填料,制备塑木复合材料(WPC),对比研究了3种WPC在60和90℃水热环境中的老化性能。结果表明,所有WPC在温度为60或90℃条件下的吸水率及尺寸变化率均随浸泡时间的延长而增加,并且,呈现先快速增加、后逐渐缓和的趋势,混合基体WPC的吸水率和尺寸变化率在同样的时间段均高于其他2种WPC;经水热老化后,所有WPC的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度均有下降,当温度为60℃时,LDPE基的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度下降均较显著,保持率分别为96.22%、93.76%和92.66%;当温度为90℃时,LDPE基的拉伸强度及冲击强度下降均较显著,保持率分别为89.44%和87.20%,HDPE/LDPE混合基WPC弯曲强度下降较显著,保持率为88.76%;扫描电子显微镜照片显示,水热老化使WPC的内部结构发生了一定程度的破坏,90℃下破坏程度较显著。     

一种装饰用碳纤维复合材料锻造成型新工艺及拉伸性能研究

为了提升室内设计中碳纤维复合材料的拉伸性能,提出一种锻造成型的新工艺。研究了模压压力、加压温度、固化温度、保温时间等参数对碳纤维复合材料拉伸性能的影响。结果表明,随着模压压力、加压温度、固化温度、保温时间增加,碳纤维复合材料的拉伸强度和标准化拉伸强度先增大后减小;适宜的碳纤维复合材料的成型工艺参数为：模压压力为10 MPa、加压温度110℃、固化温度140℃、保温时间30 min;碳纤维复合材料拉伸过程中主要有3种破坏形式：纤维拔出、树脂断裂和内聚破坏,最佳工艺参数下碳纤维复合材料的断裂方式为内聚破坏。     

湿法缠绕成型T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料力学性能研究

研究了湿法缠绕成型的T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环及单向板力学性能。测试了树脂配方的粘度-温度特性,T700碳纤维/氰酸酯树脂复合材料NOL环的拉伸及剪切性能,采用SEM对NOL环拉伸试样破坏形貌进行了观察。测试了T700碳纤维/氰酸酯树脂单向板复合材料的常温拉伸性能、弯曲性能、层间剪切性能和高温弯曲性能。结果表明,树脂配方在25℃下的粘度为800 cps,可以直接在室温条件下用于复合材料湿法缠绕成型,并具有充分的使用期。NOL环的拉伸强度为2220 MPa,剪切强度为56. 8 MPa,树脂基体对碳纤维具有良好的浸润性,能够较好地发挥出碳纤维的高强度特性。T700碳纤维氰酸酯树脂单向板复合材料的高温力学性能优异,200℃下弯曲强度保留率高达60. 4%,250℃下弯曲强度保留率高达45. 0%。     

工程量清单计价模式下建筑碳纤维的优化与性能研究

从工程量清单计价角度出发，采用化学浴的方法对建筑碳纤维进行了表面改性，优化了氢氧化镍改性时间，并对作用机理进行了研究。结果表明，改性前碳纤维表面除有较浅的原始纵向加工沟痕外，表面较为整洁;经过不同时间的改性处理后，碳纤维表面附着物逐渐增加并在改性时间为3 h时形成垂直碳纤维表面生长的氢氧化镍纳米片，表面质量较好。随着改性时间延长，改性碳纤维在水中和在二碘甲烷中的接触角呈现先减小后增大，表面能、弯曲强度和弯曲模量呈现先增加后减小特征;在改性时间为3 h时取得接触角最小值，表面能、弯曲强度最大值;改性时间为1、2、3和4 h时碳纤维复合材料的界面剪切强度相较未改性碳纤维分别提升26.2%、52.6%、82.1%和54.3%;氢氧化镍改性碳纤维适宜的时间为3 h。     

纤维增强树脂基复合材料芯模拟湿热老化性能

为研究碳纤维导线主要受力载体——碳纤维复合芯棒在湿热、高温等环境下性能的变化,通过湿热老化和热暴露试验,从失重率、拉伸强度、弯曲强度以及玻璃化转变温度(Tg)等方面分析了复合芯棒性能的衰减情况,并通过模型预测了碳纤维导线的使用寿命。结果表明,湿热老化后芯棒的Tg和拉伸强度有所降低,弯曲强度有所提高;热暴露试验中,随着热暴露时间的增加,芯棒的Tg略微降低,拉伸强度基本无变化,质量略微减少;通过模型得出碳纤维复合芯在156.5℃的环境中经过40年,其性能才衰减30%失效,所以在正常使用条件下,碳纤维导线使用寿命可以得到保障。     

非连续湿热作用下树脂基复合材料性能变化及机理的研究

为研究非连续湿热作用对树脂基复合材料性能的影响及其湿热老化机理,对碳纤维增强环氧树脂基复合材料T700/TR1219B进行了湿热环境因素对比实验及循环吸湿实验,对比了经历不同吸湿-脱湿历程试样的弯曲和层间剪切性能及微观断口形貌。结果表明,单一湿度因素使T700/TR1219B体系力学性能降低,单一温度因素使其弯曲性能降低,层间剪切性能增强,湿热耦合作用会加剧材料性能的劣化;材料的吸湿和脱湿过程均满足Fick定律;随着循环次数的增加,材料的吸湿和脱湿速率均有所加快;吸湿后T700/TR1219B体系力学性能降低,出现树脂脱落等现象,脱湿后弯曲性能无法恢复未老化状态,但层间性能略有增加,且界面脱黏情况得以改善,层间裂纹不再明显。     

表面改性对竹纤维与聚丙烯纤维混杂毡平铺复合材料湿热老化影响

采用碱处理以及碱-偶联剂处理竹纤维,利用非织造和热压工艺制备了竹纤维(BF)与聚丙烯纤维(PP)混杂毡平铺复合材料。研究了改性前后竹纤维与聚丙烯纤维混杂毡平铺复合材料的湿热老化行为的变化,并用SEM研究了复合材料界面结合状况。结果表明:竹纤维与聚丙烯纤维混杂毡平铺复合材料的吸湿规律符合Fick吸湿定律,和竹纤维含量无关,复合材料的吸湿行为不仅与竹纤维含量有关,还与材料内部孔洞密切相关。湿热老化对复合材料拉伸性能影响不显著,经过碱处理或者碱-偶联剂处理后,竹纤维与聚丙烯纤维混杂毡平铺复合材料耐湿热老化性能有较明显的提升效果,综合考虑湿热老化后复合材料的性能,碱-偶联剂处理后复合材料耐湿热老化性能最优,当湿热老化60 d后,复合材料的弯曲和拉伸强度分别为60.55、33.10 MPa,较未处理分别提高了49.51%、18.06%,弯曲和拉伸模量分别为3.91、3.58 GPa,较未处理分别提高了64.7%、7.28%。SEM结果显示:经过碱-偶联剂处理后,竹纤维与聚丙烯树脂之间的黏结得到了提升,复合材料内部孔隙减少,阻碍了水分在材料内的扩散,从而提升了复合材料的耐湿热老化性能。