不同处理方法及改性剂对秸秆纤维/PBS 复合材料性能的影响

采用不同的方法及改性剂处理秸秆纤维, 并对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行共混改性, 利用热压工艺得到了秸秆纤维/PBS复合材料。研究了水煮和微波处理工艺对秸秆纤维提取量的影响; 研究了苯甲酸等改性剂的种类、 添加量对秸秆纤维及秸秆纤维/PBS复合材料性能的影响。采用扫描电子显微镜观察了秸秆纤维处理前后的表面形貌。研究结果表明: 水煮工艺为煮沸30min 2次, 微波处理工艺为微波连续处理15min时为最佳工艺; 对比2种工艺, 微波连续处理15min得到的秸秆纤维比水煮处理后的更为疏松, 比表面积更大, 同时得到的秸秆纤维/PBS复合材料综合性能良好, 并且在硬脂酸质量分数约为3.5%时复合材料的力学性能最优。      

不同秸秆纤维增强聚己内酯复合材料的力学及降解性能研究

分别采用小麦秸秆、玉米秸秆纤维对聚己内酯进行改性,利用热压工艺得到了秸秆纤维/PCL复合材料;分别研究了小麦秸秆、玉米秸秆纤维的添加量对复合材料力学性能、降解性能的影响。研究结果表明:2种复合材料的断裂伸长率、拉伸强度呈现先增大后减小的趋势,通过比较2种复合材料的力学性能及降解性能,玉米秸秆纤维/PCL复合材料的性能相对较优。     

不同植物纤维/PBS复合材料的性能差异比较

采用不同禾本科植物纤维对聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行改性,利用热压成型工艺得到植物纤维/PBS复合材料。研究了植物纤维颗粒大小及含量对复合材料力学性能的影响,通过力学性能测试、热重分析(TGA)、X射线衍射(XRD)、接触角测量等方法比较了不同植物纤维/PBS复合材料性能的差异。研究结果表明,120mesh植物纤维添加量为5%时,复合材料性能最优;竹纤维复合材料较稻草、小麦纤维复合材料具有更优的力学性能、热稳定性、疏水性;禾本科植物纤维的纤维素、综纤维素结晶度越高,植物纤维复合材料性能越好。     

四针状ZnO晶须改性对ZnO/聚丁二酸丁二醇酯复合材料性能的影响

以四针状ZnO晶须（T-ZnO_W）为填料,经过表面处理与聚丁二酸丁二醇酯（PBS）复合,采用熔融共混法制备了T-ZnOw/PBS复合材料。利用FTIR表征表面改性T-ZnO_W的结构,利用SEM观察改性T-ZnO_W和T-ZnO_W/PBS复合材料的形貌,利用XRD分析改性T-ZnO_W和复合材料的结晶性能,利用TG和DSC分析复合材料的热稳定性,利用拉伸试验研究复合材料的力学性能。研究结果表明：聚乙二醇2000（PEG2000）（P）、硬脂酸（S）和硅烷偶联剂（KH560）（K）三种不同改性剂中,硬脂酸对T-ZnO_W的改性效果最佳。经硬脂酸改性T-ZnO_W（ST-ZnO_W）,表面负载有机活性基团,表面粗糙度增加且与纯PBS之间界面结合力增强,使ST-ZnO_W/PBS复合材料的热稳定性和力学性能明显得到改善。热分解过程中质量损失10%的温度（T_d-10%）和最大热分解温度（T_d-max）较纯PBS分别提高了37.7℃和35.3℃;拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量分别提高了17.7%、140.5%和95.4%。     

超声波在碳纤维水泥基材料制备中的应用研究

为提高碳纤维在水泥基复合材料中的分散性,提出了两种改进的超声波辅助制备工艺——超声波分散纤维和超声波分散纤维加少量硅灰.应用电阻测试法评价了这两种工艺对碳纤维水泥浆的匀化效果,同时研究了超声波处理时间对复合材料匀化效果的影响.研究结果表明:由于超声波空化作用和机械作用可使纤维得到预分散,两种改进的超声波辅助制备工艺都可以提高碳纤维水泥基复合材料的均匀性;而且超声波处理时间越长,匀化效果越好,但达到一定时间后,匀化效果趋于饱和.     

环氧树脂及其复合材料微波固化研究进展

在介绍微波固化技术的原理及其优点的基础上,综述了环氧树脂及其复合材料的微波固化研究进展,重点讨论了微波固化对环氧树脂及其复合材料固化体系的固化速率、固化产物力学性能和热性能的影响,介绍了颗粒增强环氧树脂和纤维增强环氧树脂两种适合微波固化的复合材料系及工业应用关键技术问题,并对环氧树脂及其复合材料微波固化的应用前景进行了展望。     

TiO2改性PC纳米纤维增强PMMA透光复合材料

利用同轴共纺技术制备出壳（聚甲基丙烯酸甲酯,PMMA）－芯（聚碳酸酯,PC）复合纳米纤维,再通过热压将壳层熔融后得到PC纳米纤维增强PMMA透光复合材料. 分别在复合纳米纤维的壳层或芯层中添加不同含量的纳米二氧化钛（TiO₂）粒子,观察纳米颗粒在复合纤维不同结构中的分布,并分析其含量及分布状态对透光复合材料的可见光透过率、紫外光透过率以及力学性能的影响. 研究结果表明,分布在壳层的纳米TiO₂可明显提高复合材料的紫外光屏蔽性,拉伸性能得到增强,但是透光率有所下降;分布在芯层的纳米TiO₂对复合材料的透光率影响较小,而对拉伸性能的提高较引入壳层的效果更为显著.     

镀镍PET纤维/环氧树脂复合材料的性能

以PET纤维经超声波化学镀镍制成的导电PET/Ni纤维作填料,与环氧树脂共混,制得导电环氧树脂复合材料.对纤维表面镀层的形态结构及复合材料的导电性、电磁屏蔽性及力学性能进行了深入的研究.结果表明,填充适量(1%～5%,质量分数,下同)的纤维就可以得到导电性能良好的复合材料,同时也具有较好的电磁屏蔽性能,当纤维含量为3%时材料的力学性能也得到改善.     

超声波-微波协同萃取沙棘籽油工艺优化

目的 研究采用超声波-微波协同法萃取沙棘籽油的工艺条件,及对沙棘籽油脂肪酸组成的影响。方法 选择溶剂种类、萃取时间、液料比、超声波功率、微波功率、萃取温度等6个因素进行单因素试验。在单因素试验的基础上,选择正己烷为萃取溶剂,以提取率为响应值,选择萃取时间、液料比、超声波功率、萃取温度等4个因素进行响应面优化试验。对此条件下得到的沙棘籽油和超临界CO2法萃取得到的沙棘籽油中的脂肪酸组成成分进行分析。结果 得到了超声波-微波协同法萃取沙棘籽油的最佳工艺条件,萃取时间为22 min,液料比值为9 mL/g,超声波功率为628 W,微波功率为200 W,萃取温度为57 ℃,在此条件下沙棘籽油的提取率可达13.97%。超声波-微波协同法萃取得到的沙棘籽油,其不饱和脂肪酸质量分数高达88.93%,最高的为亚油酸（39.60%）,其次为亚麻酸（32.60%）。结论 超声波-微波协同萃取法是一种提取沙棘籽油的有效方法。     

四种预处理方法的稻壳/聚氯乙烯复合材料抗老化及热学行为

为探讨稻壳预处理（水热、微波、碱处理和苯甲酰化处理）对制备稻壳/聚氯乙烯（PVC）复合材料在模拟土壤老化条件下抗老化及热学行为的影响,采用综合热分析仪测试了稻壳/PVC复合材料的TG曲线,并测试了其线性热膨胀系数、力学性能和吸水性能,利用SEM观察其微观结构。结果表明:四种预处理均能提高稻壳/PVC复合材料抗老化及热学性能;处理后稻壳纤维表面更粗糙,纤维与基体界面结合更好,微裂隙较少。模拟土壤老化21天后,苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料初始热分解温度比未处理稻壳/PVC复合材料提高了3.9%,其线性热膨胀系数下降了6.72%。24 h吸水率降低了55.6%,拉伸强度和硬度分别提高了103%和119%。苯甲酰化处理稻壳/PVC复合材料中稻壳分布均匀,界面结合较好。四种预处理方法优劣顺序为:苯甲酰化处理>碱处理>水热处理>微波处理。      

纳米SiC纤维改性短切碳纤维增强Si_3N_4陶瓷介电响应及吸波性能

以甲基三氯硅烷为原料,采用催化化学气相沉积(CCVD)工艺在短切碳纤维(C_(fd))表面制备了纳米SiC纤维(nano SiC_f)改性层,并采用凝胶注模-无压烧结工艺制备了nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料。使用矢量网络分析仪研究了nano SiC_f-C_(fd)和C_(fd)对Si_3N_4陶瓷在X波段(8.2~12.4GHz)的介电响应和吸波性能的影响。结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4和C_(fd)/Si_3N_4复合材料的复介电常数和介电损耗角正切值(tanδ)均随纤维添加量增加而增大;相同纤维含量时,nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料的介电常数实部比C_(fd)/Si_3N_4复合材料有所降低,但损耗角正切升高。反射损耗结果表明:nano SiC_f-C_(fd)/Si_3N_4复合材料拥有更优的电磁波吸收效果。nano SiC_f-C_(fd)含量为2wt%、d=2.5mm时,出现最大吸收峰-14.95dB,反射损耗优于-5dB,波段频宽达3.5GHz。nano SiC_f界面改性能有效提高C_(fd)/Si_3N_4复合材料的吸波性能。     

Joining of natural fiber reinforced composites using microwave energy: Experimental and finite element study

The development of natural fiber reinforced polymer composites has received widespread attention due to their environment friendly characteristics over the synthetic fiber based polymer composites. Although, different categories of natural fiber reinforced composites have been developed, their joining has not been explored extensively. In the current article, natural fibers (nettle and grewia optiva) reinforced polylactic acid green composites and polypropylene based partially biodegradable composites have been developed. These composites have been joined with an innovative microwave heating process in the presence of suitable susceptor. Samples have also been joined with the well known adhesive bonding technique for comparison purposes. Joint strength has been evaluated in each case as per standard procedures and results showed that microwave joining provides higher joint strength as compared to adhesive bonding. Microwave heating process has also been simulated with standard multiphysics finite element (FE) software to analyze the microwave heating mechanism. The results of the experimental study are in close agreement with the finite element investigation.     

蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料的设计、制备与性能

为了解决蜂窝夹层结构材料的开裂和分层问题,以玄武岩纤维长丝纱和碳纤维长丝纱为原料,在普通织机上,经合理设计,织造了顶层为透波层、中间层为吸波层和底面为反射层的蜂窝状三维整体机织结构型吸波织物;其次,以蜂窝状三维整体机织结构型吸波织物为增强体,双酚A型环氧树脂为基体,羰基铁粉(CIP)和炭黑(CB)为吸波剂,采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)成型工艺,制备了不同结构参数的蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料;最后,采用矢量网络分析仪和万能试验机分别对蜂窝状三维整体机织结构型吸波复合材料的吸波性能和力学性能进行研究。研究表明,其有良好的整体性能,兼具吸波和承载能力。     

复合材料的微波处理

尝试将微波技术用于复合材料的制造，并检验了微波处理后材料的宏观特征、弹性模量和弯曲强度，试料为长玻璃纤维强化的树脂基单向复合材料，纤维的体积分数为５６％，微波处理的工艺为：ｐ１ｋｗ，持续３ｍｉｎ，未施加压力，显微观察发现，处理后的材料中存在富基体的层，基体中有极少数的气泡，用超声波技术和弯曲实验测出了材料的弹性模量和弯曲强度，研究结果表明，微波处理速度快，且处理后的力学性能较好。     

一种碳纤维/环氧预浸料的微波固化特性及其层合板的微波固化工艺研究

采用差示扫描量热法(DSC)和傅里叶变换红外光谱法(FTIR)研究一种碳纤维/环氧预浸料在微波辐射下的固化特性,并对碳纤维/环氧预浸料层合板的微波固化-真空袋成型工艺中存在的真空袋易过热破损的问题进行研究。结果表明:与热固化相比,微波固化能够明显缩短固化时间,而且不会改变最终固化产物的分子结构;碳纤维/环氧预浸料的尺寸大小对其微波固化行为有一定的影响;通过控制微波功率,可以有效地解决在碳纤维/环氧复合材料微波固化过程中存在的真空袋过热破损的问题,且微波固化可获得固化时间控制在60min左右、固化度达95%以上的碳纤维/环氧复合材料层合板,微波固化时间比传统热固化(固化时间大于2h)缩短了一半以上。     

Fiber dispersion during compounding/injection molding of PP/kenaf composites: Flammability and mechanical properties

The primary aim of this paper is to analyze the fiber length retention capacity of extrusion and injection molding processes for short and long kenaf fiber reinforced polypropylene composites. The composites were manufactured by adding maleic anhydride grafted polypropylene (MAPP) and an antioxidant (Irganox) using twin-screw extrusion and injection molding processes. A higher level of fiber attrition rate was observed during the twin-screw compounding compared to that in the injection molding. During high-temperature shear mixing, both processes caused a reduction in fiber length below the calculated critical fiber length along with considerable fiber damage. The mechanical and thermal properties of the resultant composites were subsequently characterized. Cone calorimeter tests demonstrated that the peak heat release rate for the kenaf fiber composites (30 wt.%) was reduced by 37% compared to pure polypropylene (PP). In the UL-94V tests, the presence of lignin in kenaf reduced the dripping time considerably, which further led to the formation of char residue after burning. Although the fiber length obtained was below the critical fiber length under high shear processing (twin-screw compounding and injection molding), effective fiber dispersion, orientation and opening led to significantly improved mechanical performance of the PP/kenaf composites, irrespective of the initial fiber length.     

Improvement of the Compressive Strength of Carbon Fiber/Epoxy Composites via Microwave Curing

Microwave processing was used to cure the carbon fiber/epoxy composites and designed for improving the compressive strength of the materials. By controlling the power of microwave heating, vacuum bagged laminates were fabricated under one atmosphere pressure without arcing. The physical and mechanical properties of composites produced through vacuum bagging using microwave and thermal curing were compared and the multistep(2-step or 3-step) microwave curing process for improved compressive properties was established. The results indicated that microwave cured samples had somewhat differentiated molecular structure and showed slightly higher glass transition temperature. The 2-step process was found to be more conducive to the enhancement of the compressive strength than the 3-step process. A 39% cure cycle time reduction and a 22% compressive strength increment were achieved for the composites manufactured with microwave radiation. The improvement in specific compressive strength was attributed to better interfacial bonding between resin matrix and the fibers, which was also demonstrated via scanning electron microscopy analysis.     

异形截面碳纤维复合材料的吸波性能

为了研究异形截面碳纤维复合材料的吸波性能,采用SEM、XRD及XPS等测试技术,对异形截面聚丙烯腈基碳纤维(ICF)和T300碳纤维的表面形貌、组织结构及化学组成进行了研究。结果标明：ICF的截面形状成近似正三角形,截面异形度为13.16%;与树脂基体可以形成较强的界面作用;其力学性能与T300接近,可作为结构材料的增强体使用。分别采用四电极法、网络法和雷达散射截面(RCS)法研究了2种纤维增强的复合材料的电磁性能和吸波性能。结果表明：ICF的电阻率比T300大;在高频电磁波作用下,ICF复合材料的介电常数虚部(ε″)及损耗角正切(tanδ)均比T300复合材料大;其复合材料对频率在16 GHz左右的电磁波的反射率为- 8 dB。通过研究,异形截面碳纤维复合材料同时具有承载和吸波的作用,将是一种有前途的结构吸波材料。