混合纤维增强树脂矿物复合材料研究

为了研究作为精密机床床身基础构件的混合纤维增强树脂矿物复合材料的性能,以钢纤维质量分数、丝瓜络纤维质量分数、钢纤维长径比为考察因素,采用正交试验设计方法开展16组钢–丝瓜络纤维混合增强树脂矿物复合材料试件压缩强度与阻尼比测试试验。结果表明,钢纤维质量分数对材料压缩强度的影响最大,丝瓜络纤维质量分数对材料阻尼比的影响最大。随着丝瓜络纤维的添加,试件压缩强度与阻尼比均出现先增大后减小的趋势,当丝瓜络纤维质量分数达到0.1%时,试件的压缩强度为98.095 0 MPa,阻尼比为0.172 7。钢纤维添加量与试件压缩强度呈线性递增趋势,且当钢纤维质量分数达到0.4%时,试件阻尼比达到最大值,为0.170 7,当钢纤维质量分数为0.8%时,试件的整体性能最优。当钢纤维长径比为60时,试件的压缩强度为100.063 0 MPa,阻尼比为0.170 9。混合纤维增强树脂矿物复合材料的最佳组分为:丝瓜络纤维质量分数0.1%,钢纤维质量分数0.8%,钢纤维长径比60。     

黄麻纤维接枝聚醚增强UP复合材料研究

采用经过氢氧化钠和甲苯二异氰酸酯-聚醚二元醇(TDI-PPG)表面处理的黄麻纤维织物作为增强体,以191#通用不饱和聚酯树脂(UP)作为基体,通过模压成型的方法制备了黄麻纤维增强UP复合材料。傅立叶变换红外光谱及X射线光电子能谱分析表明,TDI-PPG接枝于黄麻纤维上;通过热分析确定了复合材料的加工温度为160℃,根据生产经验确定成型压力为2 MPa;用短梁弯曲法测试了黄麻纤维接枝前、后UP复合材料的层间剪切强度,后者大于前者;随着黄麻纤维体积分数的增加,接枝黄麻纤维增强UP复合材料的力学性能得到提高,当黄麻纤维体积分数为54.44%时,接枝黄麻纤维增强UP复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别为112.31 MPa,109.32 MPa和14.85 k J/m2。     

腰果酚接枝黄麻纤维不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面调控

用甲苯二异氰酸酯与腰果酚(CNSL)合成大分子偶联剂接枝黄麻纤维。以接枝的黄麻纤维为增强体,通用的不饱和聚酯树脂为基体,采用热压方式制备复合材料。比较了纯饱和聚酯树脂、5 %CNSL增韧的不饱和聚酯树脂、25 %碱处理的黄麻纤维不饱和聚酯树脂复合材料和25 %的CNSL接枝黄麻纤维不饱和聚酯树脂复合材料的拉伸强度和冲击强度。结果表明,CNSL接枝于黄麻纤维上;CNSL的加入能提高材料的韧性,黄麻纤维能提高材料的拉伸强度而不能提高材料韧性;25 %CNSL接枝的黄麻纤维不饱和聚酯树脂能提高材料的拉伸强度和韧性,25 %CNSL接枝的黄麻纤维增强含5 %CNSL的不饱和聚酯复合材料,其冲击强度为12.10 kJ/m^2。     

聚苯乙烯/黄麻纤维复合材料的性能研究

以黄麻纤维为填料,聚苯乙烯为基体,加人偶联剂、引发剂、抗氧剂等加工助剂,制备了聚苯乙烯/黄麻纤维复合材料。由于黄麻纤维是亲水的极性材料,而聚苯乙烯是疏水的弱极性材料,两者的相容性差,对黄麻纤维进行表面改性,降低其极性是改善两者相容性的有效途径之一。研究了黄麻纤维的表面处理,探讨了偶联剂,引发剂,以及黄麻纤维含量对复合材料力学性能,耐水性及耐热性的影响。研究发现,在乙烯基硅烷及引发剂的存在下,当黄麻纤维添加量为30%(质量分数)时,复合材料的拉伸强度达31.4 MPa,高于聚苯乙烯的拉伸强度,也高于未经任何处理的聚苯乙烯/黄麻纤维复合材料的拉伸强度。SEM观察发现,偶联剂处理后,黄麻纤维与聚苯乙烯界面模糊,偶联剂很好地提高了黄麻纤维与聚苯乙烯基体的相容性。经过处理的黄麻纤维/聚苯乙烯复合材料的力学性能,耐水性能和耐热性能,相对于未经处理的黄麻纤维均有不同程度的提高。     

聚丙烯纤维/表面改性黄麻纤维复合膜的制备及性能

以聚丙烯(PP)纤维为基体,经碱、偶联剂表面改性处理后的黄麻纤维为第二组分,采用非织造-模压工艺制备了PP纤维/表面改性黄麻纤维复合膜,探讨了经表面改性处理后的黄麻纤维含量对复合膜的力学性能、吸水性能以及复合膜的断面形貌的影响。结果表明:随着黄麻纤维含量的增加,复合膜的拉伸强度呈先增大后减小趋势,但变化不明显,当黄麻纤维质量分数为10%时,拉伸强度达到最大为60.5MPa,复合膜的拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量也呈先增大后减小趋势,当黄麻纤维质量分数为30%时,复合膜力学性能最优,其拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量分别为6.4 GPa,80.7MPa,5.0 GPa;复合膜的吸水率(W)随黄麻纤维含量的增加而增大,当黄麻纤维质量分数为40%时,复合膜的W最大为6.6%;当复合膜中黄麻纤维质量分数小于等于30%时,PP纤维与黄麻纤维之间界面粘合良好,黄麻纤维与PP纤维紧密相连,相互交叉形成网状结构。     

不同表面处理对剑麻纤维/树脂基复合材料性能影响

通过红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)等多种表征手段,研究了纤维含量、纤维不同表面处理方法对剑麻纤维/树脂基片状模塑料(SMC)复合材料性能的影响。研究表明:当剑麻纤维质量分数为10.0%时,硅烷偶联剂KH-570处理的SMC复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了24.65%,25.42%,33.26%,力学性能最佳。SMC复合材料SEM显示,经过表面处理的剑麻纤维与树脂基体之间的界面黏结更紧密,黏结性增强。此外,用KH-570处理的SMC复合材料热稳定性最佳。     

表面处理对可生物降解黄麻/PLA复合材料结构和性能的影响

采用注塑成型法制备了生物降解黄麻短纤维增强PLA复合材料,通过力学性能测试及SEM,探讨了碱处理、碱和硅烷偶联剂KH550同时处理对复合材料结构和性能的影响。结果表明:两种处理方法均能够增加黄麻纤维的表面粗糙度,但碱和偶联剂KH550同时处理的效果要优于碱处理,且KH550改善了黄麻短纤维与PLA树脂之间的界面黏结性能提,高了黄麻/PLA复合材料的拉伸强度和弯曲强度。     

在线混炼注塑一步法成型设备及制品性能研究

研究了长玻纤增强聚丙烯复合材料的成型工艺对其各项性能的影响。结果显示:LFT-S在线混炼注塑一步法成型工艺制备的制品,其拉伸强度、弯曲强度、冲击强度达到了135.2MPa、196.6 MPa和34.3 kJ/m~2,相较于传统LFT-G先造粒再注塑成型工艺制备的制品,分别提高了17.8%、20.6%和56.6%。主要原因是在LFT-S工艺制品中,其长玻纤平均保留长度为5~8 mm,远大于玻纤增强复合材料中纤维临界长度(3.0 mm),长玻纤所形成的缠结网络结构能更好地承受各个方向上的应力。此外,通过扫描电子显微镜对断面的分析表明:纤维增强制品在断裂过程中,需要克服纤维与基体间的粘结力,随着大量玻纤从基体树脂中拔出,大量聚丙烯树脂残留在玻纤表面,证明玻纤与聚丙烯基体界面结合力较强。     

黄麻织物/聚氨酯/木屑复合材料的制备及性能研究

用水性聚氨酯(WPU)和木屑、亚麻籽油、黄麻织物等可再生物质制备一种黄麻织物增强木屑/聚氨酯复合板。探究了WPU用量对复合材料密度、含水率、表面渗透性以及力学性能的影响,以及黄麻织物对复合板强度的影响。结果表明,随着WPU用量的增加,复合材料的密度和强度增加。考虑成本和性能的平衡,选择WPU质量分数54%、木屑36%、亚麻籽油6%以及松香4%。在不用黄麻织物增强时,复合板密度约为0. 63 g/cm3,拉伸强度约为0. 22 MPa。在表面添加一层黄麻织物,使拉伸强度大幅度增加。对于上述配方,复合材料的拉伸强度达到0. 46 MPa。     

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。     

增强聚氨酯硬泡塑料压缩性能的研究与表征

研究纤维与粒子混杂增强聚氨酯复合硬泡塑料的压缩性能，着重分析增强剂中SiO2含量以及纤维对其性能的影响。结果表明，压缩性能随着SiO2含量的上升而上升，密度大时，增强效果更佳；玻璃纤维虽然也能提高混杂增强聚氨酯硬泡的压缩性能，但是增强效果不如SiO2粒子。     

木磺基聚氨酯泡沫塑料的制备和性能表征

研究了木磺基聚氨酯泡沫塑料的制备、热稳定性能、压缩性能及对其进行显微结构分析。通过热重失重率（TG）和失重速率（DTG）曲线得木磺基聚氨酯泡沫塑料起始分解温度和峰值分解温度分别为220℃和360℃。结果表明,木质素磺酸盐使材料热稳定性有较大改善,保温性能较好。通过压缩试验,木磺基聚氨酯,泡沫塑料的10％压缩强度σ10为544kPa。结果表明,木质素磺酸盐对提高材料的压缩性能的贡献大。通过对加载后木磺基聚氨酯泡沫塑料进行扫描电镜分析,探讨增强机理。     

苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料耐水性能和力学性能研究

通过吸水率、软化系数、抗折强度和抗压强度试验,并结合傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜测试,探究不同长度和掺量的苎麻纤维对苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料耐水性能和力学性能的影响。研究结果表明,掺入适量苎麻纤维可改善苎麻纤维增强磷建筑石膏复合材料的耐水性能和力学性能,以及提高复合材料的延性。掺入0.5%(体积分数,下同)的10 mm苎麻纤维时,复合材料的软化系数达到最大,较空白组提高20.0%。苎麻纤维的掺入能有效提高复合材料的抗折强度,28 d时,掺入1.5%的10 mm苎麻纤维试样较空白组抗折强度提高39.5%。掺入小于20 mm的苎麻纤维会降低复合材料的抗压强度,掺入不超过1.5%的30 mm苎麻纤维可提高复合材料的抗压强度,28 d时,掺入1.5%的30 mm苎麻纤维试样较空白组抗压强度提高10.1%。苎麻纤维在复合材料基体内会发生水解,随龄期的增长水解程度加重,表面逐渐粗糙。     

泡沫铝-钢纤维混凝土静态压缩性能试验研究

为研究静态荷载作用下的泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压性能,利用万能试验机分别对泡沫铝孔径为3~6 mm、6~9 mm、9~12 mm,钢纤维掺量(体积分数)为0%、0.5%、1.0%、1.5%的泡沫铝-钢纤维混凝土复合层试件进行压缩性能试验和拌合物性能分析,根据试验数据分析泡沫铝的孔径效应对泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构压缩性能的影响规律。结果表明:钢纤维混凝土立方体抗压强度随着钢纤维掺量的增加逐渐增大,当钢纤维掺量为1.5%时,与素混凝土相比,其立方体抗压强度约提高22.6%;泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构抗压强度相比较钢纤维混凝土提高约5.3%~8.2%,并且泡沫铝-钢纤维混凝土复合结构的静态压缩应力-应变曲线上会出现一段平台区,且平台区会随着泡沫铝孔径的增加而逐渐变长。     

Development of Silicon Carbide Reinforced Jute Epoxy Composites: Physical,Mechanical and Thermo-mechanical Characterizations

The aim of the present study was to investigate the physical and thermo-mechanical characterization of silicon carbide filled needle punch nonwoven jute fiber reinforced epoxy composites. The composite materials were prepared by mixing different weight percentages (0–15 wt.%) of silicon carbide in needle punch nonwoven jute fiber reinforced epoxy composites by hand-lay-up techniques. The physical and mechanical tests have been performed to find the void content, water absorption, hardness, tensile strength, impact strength, fracture toughness and thermo-mechanical properties of the silicon carbide filled jute epoxy composites. The results indicated that increase in silicon carbide filler from 0 to 15 wt.% in the jute epoxy composites increased the void content by 1.49 %, water absorption by 1.83 %, hardness by 39.47 %, tensile strength by 52.5 %, flexural strength by 48.5 %, and impact strength by 14.5 % but on the other hand, decreased the thermal conductivity by 11.62 %. The result also indicated that jute epoxy composites reinforced with 15 wt.% silicon carbide particulate filler presented the highest storage modulus and loss modulus as compared with the unfilled jute epoxy composite.     

硅烷偶联剂对复合水泥砂浆性能的影响

通过红外光谱分析及砂浆强度测试，研究了硅烷偶联剂对不同种类复合水泥砂浆的稠度、分层度、抗折强度及抗压强度的影响。结果表明，加入硅烷偶联剂能提高普通水泥砂浆、苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当硅烷偶联剂质量分数为0．5％时，普通水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约10％；当硅烷偶联剂质量分数为1％时，苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度达到极大值，提高约20％；同时，硅烷偶联剂还能增大普通水泥砂浆和苯丙胶乳改性水泥砂浆的稠度，但砂浆的分层度略有增大。加入经硅烷偶联剂处理的钢纤维，能够提高普通水泥砂浆及苯丙胶乳改性水泥砂浆的抗折强度和抗压强度；当钢纤维用硅烷偶联剂质量分数为1％的硅烷偶联剂水溶液处理时，钢纤维增强砂浆的抗折、抗压强度达到极大值，提高10％以上。     

改性条件对聚氨酯硬质泡沫冲击性能影响研究

将纳米二氧化硅（SiO2）和玄武岩纤维与聚氨酯复合制备了聚氨酯硬质泡沫材料,研究了异氰酸酯指数,水、纳米SiO2和玄武岩纤维的添加量及玄武岩纤维的长度等因素对其冲击性能的影响。结果表明,当异氰酸酯指数为1.05、纳米SiO2的添加量为3.0 %、5.0 mm玄武岩纤维的添加量为3.0 %时,材料的冲击强度达到最佳值。     

原材料对聚氨酯硬泡抗压性能的影响

以环氧丙烷聚醚多元醇、苯酐聚酯多元醇、多苯基甲烷多异氰酸酯PM-200、发泡剂一氟二氯乙烷(HCFC-141b)、泡沫稳定剂硅油AK-8801等为主要原料,采用一步法合成了聚氨酯硬泡,考察了不同种类多元醇及其配比、发泡剂、泡沫稳定剂种类及用量等对聚氨酯硬泡抗压性能的影响。结果表明:高羟值、高官能度的环氧丙烷聚醚多元醇可提高泡沫的压缩强度,且当环氧丙烷聚醚多元醇4110为100份,并加入20份左右苯酐聚酯多元醇580及10份左右聚醚403,泡沫稳定剂用量1～2份,发泡剂水用量0.5～1份,HCFC-141b用量30～35份,催化剂用量0.5～1.5份时,所得聚氨酯硬泡性能较好。     

Study on the mechanical properties of hybrid reinforced rigid polyurethane composite foam

The mechanical properties of hybrid reinforced rigid polyurethane (PU) foams were investigated with the reinforcing agent SiO₂ and fibers. The effect of content of SiO₂ and fibers and the effect of length of fibers on the properties of the PU composite foam were emphatically analyzed. The experiment results show that the tensile strength of the PU composite foam is optimal when the content of SiO₂ and glass fiber is 20 and 7.8%, respectively. Furthermore, the reinforcing effect of glass fiber, Nylon‐66 fiber, and PAN‐matrix carbon fiber were compared and the results show that the tensile strength of the PU composite foam reinforced with 3–5% carbon fiber is optimal. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci 92: 1493–1500, 2004     

玻纤增强硬质聚氨酯泡沫塑料研究进展

主要介绍近年来玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的成型方法、力学性能及形态结构等方面的研究进展，探讨了玻璃纤维增强硬质聚氨酯泡沫塑料的增强机理，详细讨论了玻璃纤维的长度、含量对增强硬质聚氨酯泡沫塑料力学性能的影响。