车用天然纤维增强复合材料吸声和热性能研究

以剑麻、苎麻和红麻三种天然纤维增强热固性基体复合材料为研究对象,通过树脂传递模塑(RTM)法和热压成型法制备复合材料,利用吸声测试系统测试了各材料的吸声系数,并依据准稳态法用自制导热系数测量装置测量了各材料的导热系数,进而对比分析了各材料吸声性能与热性能的差异。结果表明,天然纤维增强复合材料和结构的吸声性能及热性能优越,可有效地提高汽车的舒适性,具有较好的应用前景。     

单向竹原纤维表面改性对其增强不饱和聚酯树脂复合材料性能的影响

采用碱处理、碱-偶联剂联合处理对竹原纤维进行表面改性,通过缝合-模压工艺制备了单向连续竹原纤维/不饱和聚酯树脂(BF/UP)复合材料。研究了不同表面改性方法对BF/UP复合材料静态、动态力学性能、吸水性能等的影响,并用SEM、红外光谱等技术研究了改性处理后纤维的表面及复合材料界面结合情况。结果表明:经过不同表面处理后BF/UP复合材料的性能均有所改善。当采用5wt%碱-3wt%偶联剂联合处理时,BF/UP复合材料综合性能最优,其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度较未处理的分别提高了34.29%、15.95%、11.26%、29.39%;复合材料存储模量(33℃)较未处理的提高了63.80%,损耗因子有所降低;BF/UP复合材料24h、720h吸水率较未处理的分别减小了55.35%、27.32%。SEM和红外光谱结果表明,改性处理后竹原纤维表面杂质减少,附着了一层偶联剂膜,BF/UP复合材料中纤维与树脂之间的界面结合更好。     

交联对聚乙烯醇/明胶生物复合材料溶胀性能的影响

采用溶液共混法制备了聚乙烯醇/明胶（PVA/gelatin）生物复合膜,研究了三种不同的物理和化学交联法（戊二醛（GTA）蒸汽、紫外（UV）照射和干燥脱水交联）对其溶胀性能的影响。结果表明,三种交联方式都能有效地降低其平衡溶胀度,改善其耐水性。戊二醛蒸汽交联对复合材料溶胀性能的影响最大,其中明胶组分的交联是影响PVA/...     

高岭土/聚丙烯酸钠高吸水性复合材料表面交联改性及吸水动力学研究

以乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,蒸馏水和丙酮的混合溶液为溶剂,用水溶液聚合法对高吸水性复合材料进行了表面交联反应.结果表明,当交联剂用量为0.5％(相对于表面交联前吸水材料的质量),相比(水与丙酮的体积比)为0.15时材料的性能最好,吸水倍率达406g/g,前130min吸水材料的平均吸水速率达0.280g/g ·m i...     

天然纤维及其复合材料应用研究

概述了天然纤维的分类及性能,综述了天然纤维复合材料的研究现状,介绍了天然纤维复合材料在汽车工业和建筑工程中的应用,并指出了天然纤维复合材料进一步发展的趋势.     

天然纤维增强复合材料吸声性能研究

采用热压成型法制备天然纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构,利用双传声器阻抗管进行吸声性能测试,并与合成纤维增强复合材料层合板和蜂窝夹芯结构进行对比。结果表明:与合成纤维增强复合材料层合板相比,天然纤维增强复合材料层合板虽然具有更优异的吸声性能,但是仍不能满足吸声材料的要求,需通过材料设计进一步提高这种材料的吸声性能。而天然纤维增强蜂窝夹芯结构具有优异的吸声性能,吸声系数峰值高达0.4,可以被用作吸声材料。     

硅烷接枝交联对MgO/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

采用两步法反应挤出工艺制备硅烷接枝交联MgO/高密度聚乙烯(MgO/HDPE)导热复合材料,研究了硅烷接枝、交联对MgO/HDPE复合材料的结晶性能、力学性能、耐热性、导热性能的影响,并利用FTIR和DSC对其接枝交联、结晶情况进行表征。结果表明,交联MgO/HDPE复合材料的拉伸强度、缺口冲击强度、热变形温度(HDT)分别由未交联时的20.41 MPa、1.875kJ/m~2和74.6℃提升到27.24 MPa、7.875kJ/m~2和83.5℃,并且热导率保持基本不变0.447 W/(m·K)。     

紫外-湿热老化对天然纤维增强复合材料力学性能的影响(英文)

用热压成型的方法制作了天然纤维(剑麻,红麻)增强酚醛复合材料,并测试和比较了紫外老化前后复合材料的力学性能。同时,也研究了表面处理对天然纤维增强复合材料力学性能的影响。结果表明,天然纤维复合材料的力学性能随着老化而不断下降。最后,引入了一个半经验模型来对天然纤维增强复合材料的服役行为进行了预测。     

甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料的制备和力学性能

利用注射成型制备了甘蔗渣纤维增强聚丙烯复合材料, 分析了纤维质量分数、 注射成型条件以及添加物对复合材料力学性能的影响。结果表明, 随着纤维质量分数的增加, 材料的弯曲模量呈递增趋势。由于甘蔗渣纤维热降解的发生, 材料的力学性能随筒体温度的增加呈下降趋势。在模具温度90℃、 注射间隔时间30s、 不同的筒体温度185℃和165℃的成型条件下, 材料的弯曲性能和冲击强度分别呈现最大值。添加了马来酸酐改性聚丙烯后, 材料的弯曲强度和冲击强度得到了提高。      

PVA及玄武岩纤维对水泥基复合材料力学性能的影响

在水泥基复合材料中掺入适量纤维可显著改善其物理力学性能,但有机-无机混杂纤维对水泥材料性能的影响目前研究不多。进行了单掺PVA纤维、单掺玄武岩纤维以及复掺两种纤维的水泥基复合材料力学性能实验。结果表明,单掺1.6%(体积分数)的短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低7%、抗压强度提升31%、折压比降低24%;单掺0.3%(体积分数)的短玄武岩纤维时,水泥基复合材料的抗折强度降低8%、抗压强度提升15.7%、折压比降低20%;掺0.3%(体积分数)短玄武岩纤维和0.5%(体积分数)短PVA纤维时,水泥基复合材料的抗折强度几乎无影响,抗压强度显著提升,折压比相对减少,其综合性能最优。     

水灰比对PVA纤维增强水泥基复合材料性能和显微结构的影响

对3种不同水灰比(0.2,0.4,0.65)形成的聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基材料,通过三点弯曲试验,结合表观裂缝形状和裂缝处PVA纤维形态,研究了水灰比对材料弯曲性能的影响;通过对断裂面处纤维表面、纤维嵌入端和纤维拉断或拔出端的SEM影像分析,从微观层面研究了水灰比对PVA纤维-基体界面显微结构的影响。弯曲试验结果表明:随着水灰比增加,跨中部位裂缝数量明显增加,裂缝处拔出的纤维数量增多而拉断的数量减少,材料的弯曲韧度和开裂强度到弯曲强度的增强幅度提高。界面显微结构表明:随着水灰比增加,基体结构由致密变疏松,界面粘结力减弱,桥接裂缝的PVA纤维状态由瞬间猝断转变为滑动拔出且表面有轻微刮削,纤维对材料增强增韧的效率显著提高。     

聚乙烯醇纤维增强偏高岭土-水硬石灰砂浆材料性能的研究

针对偏高岭土-水硬石灰砂浆材料抗拉强度低、极限延伸率小、性脆的问题,为了提高其韧性和稳定性,增强其抗裂能力,设计并制备了聚乙烯醇(PVA)纤维掺杂偏高岭土-水硬石灰砂浆材料,开展了PVA纤维不同掺量、不同长度下偏高岭土-水硬石灰砂浆材料收缩率、波速、抗压强度、抗折强度及劈裂抗拉强度的试验研究,通过扫描电镜观察分析了PVA纤维在偏高岭土-水硬石灰砂浆材料中的微观作用机理。结果表明:PVA纤维改变了偏高岭土-水硬石灰砂浆的收缩率和内部结构。试样的抗折强度和劈裂抗拉强度随着纤维增加而增大,抗压强度会在纤维长度一定时随着掺量的增多而降低。PVA纤维对砂浆材料整体性有明显改善,受压后仍能够保持着较好的原样性,纤维和砂浆基体之间产生了机械铆合作用,具有较好黏结性。     

织物形式对苎麻纤维渗透率及其复合材料力学性能的影响

采用树脂传递模塑工艺(RTM)研究了三种典型苎麻纤维织物结构(平纹、 斜纹和缎纹)对树脂流动性的影响, 并研究了三种苎麻纤维织物结构对其增强酚醛树脂复合材料的拉伸性能和层间剪切性能的影响。结果表明, 苎麻纤维织物树脂渗透率主要受纤维屈曲和流道面积的影响。斜纹和缎纹苎麻织物的纤维屈曲较小且流道面积较大, 其织物的树脂渗透率较大, 同时, 较小的纤维屈曲使其增强的复合材料拉伸性能也较优。然而, 不同织物形式对苎麻纤维织物/树脂复合材料的层间性能影响不大。     

汉麻纤维表面改性对其增强聚丙烯复合材料性能及挥发性有机化合物释放影响

通过非织造-热压工艺制备了汉麻纤维增强聚丙烯（HF/PP）复合材料。采用热重-质谱联用仪（TG-MS）研究了HF/PP复合材料的挥发性有机化合物（Volatile organic compounds,VOC）释放来源及汉麻经聚乙烯醇（PVA）改性和尿素改性对HF/PP复合材料VOC释放的影响,同时研究了两种改性方法对HF/PP复合材料热学性能和力学性能的影响。结果表明：HF/PP复合材料中的VOC主要来源于汉麻纤维,改性后的HF/PP复合材料力学性能相比未处理的均有不同程度的提升,尿素改性后,HF/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到最大值,较未处理时分别提升了19.32%和15.04%。PVA改性后,HF/PP复合材料的拉伸模量、弯曲模量和剪切强度达到最大值,相比未改性时分别提升了17.72%、15.94%和24.72%。改性后HF/PP复合材料热稳定性能和VOC释放相较未处理时均得到了优化：PVA改性后HF/PP复合材料热稳定性最优,三个阶段总活化能较未处理时提高了121.99%,达到了392.56 kJ·mol^-1,并且HF/PP复合材料热稳定性与界面性能密切相关;尿素及PVA改性后HF/PP复合材料的总VOC（TVOC）释放量相较未处理时均降低。     

PVA纤维增强水泥基复合材料热处理后的力学性能

为了促进聚乙烯醇(PVA)纤维增强水泥基复合材料(PVA-ECC)在热环境工程领域中的应用,通过狗骨试件拉伸试验,研究了高粉煤灰掺量的PVA-ECC热处理后的力学性能变化;采用单纤维抗拉试验、单纤维拔出试验以及单裂缝拉伸试验研究了PVA-ECC性能提升的机制。结果表明:在不高于200℃的热处理后,PVA-ECC仍能实现多裂缝开裂,相比20℃,50、100、200℃热处理后的PVA-ECC复合材料的拉伸力学性能提高,其幅度为100℃> 50℃> 200℃;纤维强度不是PVA-ECC抗拉性能变化的控制因素,适当的温度处理提高了纤维与基体的化学黏结力和摩擦力,从而提高了纤维的桥接作用和裂缝的余能,进而提高了PVA-ECC的抗拉性能和摩擦耗能能力。PVA-ECC性能变化的机制分析为PVA-ECC工程设计提供了良好的理论基础。      

碱处理对竹纤维及竹纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

为探究竹纤维表面能对纤维与树脂的粘附功及复合材料界面的影响,采用碱处理对竹纤维进行表面改性,通过模压工艺制备了竹纤维增强聚丙烯(PP)复合材料。研究了碱处理对竹纤维性能、竹纤维与PP间的粘附功及对竹纤维/PP复合材料力学性能的影响,采用SEM研究了不同浓度碱处理后竹纤维表面形貌的变化。结果表明:随着碱浓度的增加,竹纤维断裂强度呈现一定波动,当碱浓度为1wt%时竹纤维断裂强度达到最大值;竹纤维与PP的粘附功与竹纤维极性比密切相关,竹纤维极性比越小,粘附功越大;随着碱浓度增大,竹纤维与PP间粘附功与竹纤维/PP复合材料剪切性能呈现相同的趋势,并且都在碱浓度为20wt%时达到最大值,此时竹纤维与PP的粘附功较未处理时提高了67.18%;竹纤维/PP复合材料剪切性能较未处理时提高了23.29%;复合材料弯曲强度在碱浓度为5wt%时达到最大值,相比未处理时提高了23.13%。     

复合处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO₃处理后比表面积增加144.2%,CF表面沟壑加深;复合处理后有PI层包覆在 CF表面;包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明,经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%,弹性模量提高109.2%,弯曲强度提高18.78%,冲击强度提高74.15%。