单丝拔出实验研究芳纶－环氧树脂界面相

用单丝拔出实验研究了以有机硅表面处理剂处理的Ｋｅｖｌａｒ－４９－环氧树脂体系界面相。从力一位移曲线可得到界面破坏强度、界面破坏能、界面摩擦功等界面参数。硅表面处理剂对三者的贡献不同，以２￣＃处理剂处理的综合效果最好。     

改性酚醛树脂处理剂对石英纤维增强芳基乙炔复合材料性能的影响

采用改性酚醛树脂作为石英纤维表面处理剂来提高石英纤维增强芳基乙炔复合材料(SF/PAA)界面性能。通过性能测试,研究处理剂对力学性能和介电性能的影响。通过XPS和SEM分析方法,研究了酚醛树脂表面处理剂对复合材料界面官能团变化和微观形貌的影响。性能测试结果表明改性酚醛树脂处理剂可以显著提高PAA复合材料的力学性能和介电性能。XPS分析结果表明酚醛树脂处理后的石英纤维表面与酚醛树脂发生了化学反应,SEM研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到显著提高。     

酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料界面强度的影响

采用酚醛树脂作为炭纤维表面处理剂, 可以显著提高多种炭纤维和环氧树脂界面强度。通过XPS、AFM、SEM和层间剪切强度等方法, 研究了不同浓度的酚醛树脂表面处理剂对炭纤维增强环氧树脂复合材料层间剪切强度、炭纤维表面元素和化学键组成的影响, 以及炭纤维增强环氧树脂复合材料断面微观形貌的变化。XPS和AFM分析结果表明酚醛树脂和炭纤维表面发生了化学反应, 而且酚醛树脂处理剂浓度越高, 和炭纤维表面发生反应的基团也越多, 表面越光滑平整, SEM和层间剪切强度研究表明酚醛树脂处理后的复合材料界面粘结性能得到很大的改善, 而且界面粘结性能强烈依靠处理剂浓度。      

纳米碳酸钙的负触变机理探究

以纳米碳酸钙填充邻苯二甲酸二辛酯(DOP)糊为研究对象,通过改变纳米碳酸钙表面处理剂的质量分数,考察DOP糊流变特性,研究糊体系负触变结构的形成机理。结果表明:随表面处理剂质量分数的增加,纳米碳酸钙表面羟基密度降低,活化率增大,颗粒分散性得到改善;当碳酸钙未经表面处理或处理剂质量分数超过4.5%时,糊体系中网络结构更新比破坏快,从而表现出负触变性。     

云母填充聚丙烯的界面和力学性质的研究

研究了云母填充聚丙烯体系,通过云母的不同表面处理改变填料的表面性质,以及添加接枝改性聚丙烯作为界面改性剂,考察了不同的界面状况对体系加工流动性以及材料力学性能的影响。实验结果表明,有机偶联剂等表面处理剂有助于填料的分散。带有机长链的处理剂可明显降低体系的熔体粘度,但力学性能未提高,表现出界面润滑效应。硅烷偶联剂处理的云母与聚丙烯熔体的加工混合能接近于未处理体系,但熔混后压制的试样抗张强度显著提高,表现出界面“偶联”效应。添加少量的马来酸酐接枝聚丙烯,与带氨基的硅烷偶联剂相配合,可使填充聚丙烯的抗张强度和断裂伸长都大大提高,表现出界面的强偶联作用。     

硅烷处理对有机涂层／金属胶接接头力学性能的影响

研究了硅烷处理的胶接接头的力学性能,分析了硅烷处理对涂层/金属界面力学性能的影响.对碳钢表面进行硅烷处理,用环氧树脂胶黏剂粘接.对疲劳后的胶接接头施加静态载荷,通过分析硅烷处理胶接接头的应力-应变曲线及接头破坏形式,得出疲劳破坏与静载破坏的区别.结果表明:硅烷处理的胶接接头经一定周次疲劳后能提高接头的粘接强度,接头的破坏形式虽然为界面断裂但却为韧性断裂;接头静拉破坏形式为界面破坏和内聚破坏的混和破坏.     

纤维表面处理对C/C复合材料组织与性能的影响

采用CVI涂层和400℃空气氧化技术对炭纤维进行表面处理,借助偏光显微镜(PLM)、扫描电镜(SEM)和弯曲性能测试研究了炭纤维表面处理对2D中间相沥青基炭/炭复合材料的组织结构与弯曲性能的影响.结果表明:两种表面处理的材料均具有韧性断裂特征,CVI涂层表面处理后材料的"假塑性效应"更为显著,但是其抗弯强度较低,基体炭的组织结构为具有光学活性的热解炭和中间相沥青炭的流线型、广域流线型组织,材料内部形成多层次的界面结构,在断裂破坏过程中,主要发生基体内聚破坏;400℃空气氧化表面处理的材料的基体炭的组织结构为中间相沥青炭的小域、广域流线型组织,材料在断裂破坏过程中,表现为混合破坏,即基体内聚破坏和界面粘结破坏同时发生.     

聚丙烯腈基碳纤维的表面涂覆改性对其在树脂基体中分散特性的影响

以阴离子表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚磷酸盐(AEOPK)为处理剂对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面进行涂覆改性。通过接触角仪、法拉第筒、场发射扫描电子显微镜和X射线光电子能谱对碳纤维的表面性质进行了研究。测试结果表明,当处理剂的质量分数和吸附量分别为0.5%和3.5mg/g时,AEOPK可在纤维表面均匀分布,碳纤维在树脂基体中的分散性得到明显改善。分析了处理剂对碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲性能的影响,发现经过涂覆处理后碳纤维/环氧树脂复合材料弯曲强度和模量较未处理的试样分别提高了3.11倍和1.90倍。研究表明,碳纤维界面间的润湿力和电荷斥力的增加,是其分散性和复合材料弯曲性能增强的主要原因。     

表面处理剂对NdFeB/环氧酚醛磁性复合材料性能影响研究

选用表面处理剂KH550对钕铁硼(NdFeB)进行表面处理,并用原位聚合法合成环氧酚醛NdFeB母料,进而制备出NdFeB/环氧酚醛树脂基磁性复合材料.同时研究了表面处理剂及其用量对磁性复合材料性能的影响.     

芳纶复合材料的界面粘结

为改善芳纶纤维增强树脂基复合材料中界面粘结强度,本研究用Mctowo.Takayanagi——化学处理法,对芳纶1414纤维进行表面处理.并依据红外光谱分析(IR),元素分析(E.A.),XPS能谱分析等近似估价芳纶1414纤维表面导入约88mol%接技率的E-51环氧化合物.用单纤维拉拔实验法直接测定芳纶1414纤维/环氧树脂基体体系的界面剪切强度.实验结果表明,芳纶1414纤维经表面环氧接技化处理后,可较明显地提高界面剪切强度而对纤维拉伸强度的降低较小.树脂基体性能对界面剪切强度的影响较显著.通过电子显微镜(SEM)观察被拔出纤维及树脂孔穴的破坏形貌,解析界面破坏机理.     

Characterization of the aramid/epoxy interfacial properties by means of pull-out test and influence of water absorption

Single fiber pull-out tests were carried out to investigate the influence of water absorption on the interfacial properties of aramid/epoxy composite. The fiber/matrix interfacial strength was severely decreased between 4 and 7 week immersion time in deionized water at 80 °C, and thereafter showed a plateau. This change with immersion time did not correspond with that of the water gain of the pull-out specimens, because the water gain did not reflect the one in the fiber/matrix interface. As a result of the degradation of the fiber/matrix interfacial strength, the pulled-out fiber surfaces of 7, 10 and 13 week wet specimen were smooth. In situ observations of interfacial crack propagation by a video microscope and an analysis of acoustic emission (AE) signals showed that AE signals obtained during the pull-out process were classified into four types according to fracture modes. AE signals detected at final unstable crack propagation and fiber breakage had high amplitude and long duration.     

Plasma Modified Polyaramid Fiber Surface and Fiber/Epoxy Interface

Kevlar-49 fiber was surface-modified through cold air plasma treatment and plasma grafting ofacrylic acid (AA).Fiber surface properties were studied with ESCA,while interface properties with asingle fiber pull-out (SFPO) test.The stated surface modifications evidently improved the interfacialadhesion and increased the interfacial fracture energy of the aramid/epoxy composite system.     

Fracture of Aramid Fiber/Epoxy Resin Micro Composites

Kevlar-49 fiber was modified through cold air plasma treatment and plasma grafting with acrylic monomers. Fracture of aramid fiber/epoxy resin micro composites has been studied by means of single fiber pull-out test. Tow types of pull-out curves are correlated with the different failure modes. A polyacrylic acid-co-ethyl acrylate graft layer can improve the adhesion and protect the fiber from damage caused by interfacial stresses.     

SiC陶瓷表面处理工艺对SiC-AFRP界面粘接性能的影响

为提高SiC陶瓷-芳纶纤维增强树脂基复合材料(SiC-AFRP)的界面粘接性能,研究了陶瓷腐蚀工艺、偶联剂处理工艺、粘接剂种类对SiC-AFRP界面剥离强度的影响。结果表明:SiC陶瓷表面腐蚀工艺和偶联剂处理工艺能有效提高SiC-AFRP界面粘接性能。陶瓷经K3Fe(CN)6与KOH混合腐蚀液浸泡2h,使用乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂偶联化处理后,SiC-AFRP的界面剥离强度由0.45kN/m提高至2.20kN/m;VA含量15%(质量分数)的EVA热熔胶膜是理想的界面胶黏剂。     

芳纶沉析纤维-多巴胺/聚酰亚胺-酚醛树脂复合膜的力学及摩擦磨损性能

以聚酰亚胺（PI）纤维和酚醛树脂（PF）为基体,通过对PI纤维表面进行多巴胺（PDA）修饰,并引入芳纶沉析纤维（AF）作为增强体,采用湿法成型和热压固化技术制备了15wt% AF和7.5wt% PDA的AF-PDA/PI-PF复合膜,重点研究了AF的添加和PDA改性修饰对PI-PF复合膜力学性能和摩擦磨损性能的影响,并探讨了其磨损机制。研究结果表明:当添加AF并对PI纤维进行PDA改性时,AF-PDA/PI-PF复合膜的应力为47.54 MPa,抗张指数为56.91 Nmg-1,层间结合强度为1 265.6 Jm-2,相比PI-PF复合膜分别提高了33.65%、41.67%和64.11%;磨损率为1.01×10-4 mm3J-1,约降低了34.84%,其磨损机制主要为黏着磨损。这是由于PI纤维与AF可形成"互穿网络"结构,此外,PDA对PI纤维的化学改性处理可增加PI纤维表面活性,AF和PDA对提高PI纤维与树脂间的界面结合力及AF-PDA/PI-PF复合膜的力学性能和摩擦磨损性能起到协同作用。      

Kevlar－49芳纶纤维表面接枝改性

采用空气等离子体处理Ｋｅｖｌａｒ－４９并在活化处理后的纤维表面接枝聚丙烯酸（ＰＡＡ）、聚丙烯酸乙酯（ＰＥＡ）及丙烯酸和丙烯酸乙酯的共聚物（ＰＡＡ／ＥＡ）。单丝拔出实验研究表明，空气等离子体改性的Ｋｅｖｌａｒ－４９／环氧树脂体系的界面结合强度和界面破坏能均有明显提高，其中接枝了Ｐ（ＡＡ／ＥＡ）的Ｋｅｖｌａｒ－４９／环氧树脂体系的界面破坏能（５５Ｊ／ｍ２）比未改性体系的界面破坏能（２７．８Ｊ／ｍ２）提高了一倍。     

Analysis of the single-fibre pull-out test by means of Raman spectroscopy: Part II. Micromechanics of deformation for an aramid/epoxy system

The single-fibre pull-out test has been analysed for Kevlar-49 fibres in a cold-cured epoxy resin by using both a conventional pull-out experiment and Raman spectroscopy. The interfacial shear strength (ISS) has been estimated from the pull-out force for fibres with a range of embedded lengths. Raman spectroscopy has been used to analyse the distribution of fibre strain in the pull-out test by mapping the variation of strain along an aramid fibre undergoing pull-out from the epoxy resin matrix. At low strains the behaviour follows elastic shear-lag analysis but, as the fibre strain is increased, debonding takes place at the fibre/matrix interface. It is found that this debond propagates along the interface until the entire fibre is debonded. The fibre is then pulled out of the resin matrix by a frictional pull-out process. It is shown that the conventional pull-out experiment produces only an apparent value of ISS and that through a partial-debonding model it is possible to use the interfacial parameters obtained from the Raman analysis to predict the data from the conventional test.     

双键超支化聚硅氧烷在芳纶纤维表面的原位生长

以显著提升芳纶纤维与橡胶基体之间的界面结合强度为目标,本文开发了一种在芳纶纤维表面原位生长碳碳双键超支化聚硅氧烷的策略:首先借助多巴胺的仿生修饰建立初始层,接着采用迈克尔加成反应接枝氨基硅烷偶联剂创建中间层,最后通过脱水缩合反应实现原位生长。改性前后的芳纶纤维表面形貌和化学结构采用扫描电镜、傅里叶变换红外线光谱分析仪、X射线光电子能谱分析仪及热失重分析仪进行了测试表征。由芳纶纤维增强橡胶基复合材料的H-抽出力测试结果可得,本文采用的改性方法能够提升约66.4%的界面结合强度,其原因主要可以归结为表面粗糙度的提升及纤维束与橡胶共硫化的实现。对比分析发现,聚多巴胺初始层的采用使本改性方法具有较高的普适性和工业应用潜力。      

CaCl1和多巴胺处理对芳纶纤维表面结构与性能的影响

采用氯化钙(CaCl2)乙醇溶液和多巴胺水溶液浸渍法对芳纶纤维表面进行改性处理,对改性后芳纶纤维表面的化学结构、微观形貌、表面粗糙度、单丝拉伸强度和芳纶纤维/环氧树脂复合材料的界面性能等进行了测试分析.结果表明,采用CaCl2乙醇溶液处理芳纶纤维后,芳纶纤维表面有刻蚀出的沟槽,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度明显提高,同时由于纤维结构受到破坏,单丝拉伸强度下降了11.12％;采用多巴胺水溶液处理时,芳纶纤维表面沉积了聚多巴胺涂层,表面粗糙度增大,芳纶纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度进一步提高,纤维结构几乎不受影响,单丝拉伸强度降幅较小;采用CaCl2乙醇溶液和多巴胺水溶液先后处理芳纶纤维后,纤维表面的聚多巴胺涂层更致密,复合材料的层间剪切强度达到最大值,同时改性后的纤维具有一定的抗紫外性能,此方法改性效果最优.     

芳纶纤维增韧碳纤维泡沫金属夹芯梁压缩性能及界面性能

为研究芳纶短纤维对复合材料夹芯材料/结构的界面及性能的影响,对具有芳纶短纤维增韧界面的碳纤维-泡沫铝夹芯梁进行了试验和细观增韧机制研究.在夹芯梁制备过程中,在碳纤维-泡沫铝界面加入低密度芳纶短纤维薄膜,通过短纤维的桥联作用,提高夹芯梁的界面黏接性能.研究了芳纶纤维增韧对夹芯梁面内压缩性能和破坏模态的影响,采用非对称双悬臂梁(ADCB)试验测量了不同增韧参数条件下,碳纤维表板与泡沫铝芯体之间的临界能量释放率.试验结果显示:在相同增韧参数条件下,Kevlar纤维增韧夹芯梁的面内压缩性能和界面临界能量释放率均较好,而混杂长度Kevlar纤维的界面增韧效果最优.通过对试件断面的SEM观测,分析了芳纶纤维增韧的细观增韧机制.