水环境下剑麻纤维/玻璃纤维/聚丙烯复合材料的性能研究

以聚丙烯树脂(PP)为基体,剑麻纤维(SF)、玻璃纤维(GF)为增强材料。采用熔融共混、模压成型工艺制备PP/SF/GF复合材料。室温条件下,将试样在水中浸泡不同时间,分析其吸水率及性能的变化。结果表明,复合材料的吸水率均随浸泡时间的延长和SF/GF含量的增加而逐渐增加,其冲击强度和弯曲强度均随浸泡时间和SF/GF含量的增加呈下降趋势。同时,复合材料的热稳定性、PP相的结晶速率及结晶度也有所降低。     

聚乙烯醇交联改性对天然纤维增强聚丙烯复合材料性能的影响

采用聚乙烯醇(PVA)交联对洋麻(KF)增强聚丙烯(PP)、棕榈(PF)增强聚丙烯(PP)复合材料进行改性,通过模压成型工艺制备KF/PP和PF/PP复合材料。研究不同交联方法对复合材料的结构和性能的影响,采用SEM、DMA等技术研究了改性对复合材料的界面结合及力学性能影响。结果表明:PVA协同偶联剂交联改性对天然纤维/PP复合材料的综合改性效果最好,当用5%PVA+3%偶联剂对KF/PP改性时,KF/PP复合材料的弯曲强度提升25.2%,弯曲模量提升35.49%,剪切强度提升28%,分别达到了50.90 MPa、5.76 GPa、5.4MPa。当用5%PVA+2%偶联剂对PF/PP改性时,PF/PP复合材料的弯曲强度提升31.46%,弯曲模量提升27.07%,剪切强度提升21.75%,分别达到44.33MPa、2.32GPa、5.18MPa。改性后KF/PP、PF/PP复合材料的含水率分别下降了46.89%、10.63%,吸水率分别下降了8.57%、6.12%。KF/PP改性后储能模量提高20.93%,PF/PP改性后Tg值由90.1℃上升到113.8℃。SEM表明:PVA协同偶联剂交联改性有效改善了纤维与PP间的粘结,纤维与PP间的界面结合得到改善。     

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面结合的研究 1. 界面剪切强度

利用单丝临界断裂长度法研究了玻璃纤维(GF) 与聚丙烯(PP) 的界面结合, 发现在纤维 与基体均未作任何处理以前, PP 与GF 的界面剪切强度( ISS) 只有2. 75M Pa。在GF 经偶联剂处 理情况下, 若在PP 中加入0. 3% 不饱和芳香酰亚胺, ISS 增至4. 42M Pa 提高60%。酸酐改性PP 的使用, 可使ISS 达9. 20M Pa, 提高233. 9%。这一方法不仅可以准确判断PP 与GF 界面结合的 优劣, 而且可以为最终的复合材料设计提供可靠依据。      

GF对SPTW/PP电商包装复合材料力学性能的影响

目的研究玻璃纤维(GF)对聚丙烯(PP)/六钛酸钾晶须(SPTW)复合材料力学性能的影响。方法首先选用硅烷偶联剂KH550对六钛酸钾晶须进行改性,采用聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)作为相容剂,通过在PP/SPTW复合材料中引入不同质量分数的玻璃纤维(GF),利用熔融共混法制得一系列PP/SPTW/GF复合材料。采用SEM观察冲击断面结构和XRD观察复合材料晶型结构,并比较引入不同质量分数的GF后PP/SPTW复合材料力学性能的变化。结果当复合材料中GF质量分数为5%时,复合材料的弯曲强度、拉伸强度和冲击强度达到最佳,分别提升了18.38%,16.31%,20.24%;当复合材料中GF质量分数大于5%时,复材料的力学性能开始下降。结论在复合材料中引入GF后,能够明显改善复合材料的力学性能,且随着GF质量分数的逐渐增加,复合材料的力学性能整体呈现出先上升后下降的趋势。     

连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的界面性能

用SEM观察了复合材料的微观断面结构,用横向拉伸强度和层间剪切强度表征玻璃纤维(GF)、T700碳纤维(CF)、芳纶纤维(F-12)增强PPESK树脂基复合材料的界面性能,研究了界面性能对三种复合材料耐湿热性能的影响.结果表明,T700/PPESK和F-12/PPESK复合材料的界面粘接性能均优于GF/PPESK复合体系.三种纤维复合材料的破坏机理不同:玻璃纤维发生纤维与树脂的界面脱粘破坏,碳纤维复合材料在破坏时,树脂与纤维并没有完全脱粘,破坏发生在树脂内;而芳纶纤维复合材料的破坏总伴随着纤维本身横向的撕裂破坏.三种复合材料体系均具有较低的吸湿率和良好的耐湿热性能,T700/PPESK复合材料在湿热条件下的性能保持率最高.     

玻璃纤维表面纳米SiO_2改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)表面纳米SiO2改性对GF增强树脂基复合材料力学性能的影响,利用真空辅助模压(VAMP)工艺制备了不同含量的纳米SiO2表面改性GF增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。分析了GF表面改性对GF/PCBT复合材料力学性能的影响,研究了纤维表面改性对GF/PCBT复合材料抗湿热老化性能的影响规律。纤维拔出试验结果表明:经表面处理的GF/PCBT复合材料的界面剪切强度提高了1.16倍;采用含量为0.5wt%和2wt%(与树脂质量比)的纳米SiO2处理GF表面后,复合材料的三点弯曲强度分别提高1.5倍和1.67倍,弯曲模量分别提高1.03倍和1.17倍。SEM结果显示:当纳米SiO2用量为2wt%时,破坏后的纤维表面被树脂完全覆盖,树脂与纤维粘结良好。在湿热条件下,由于纳米SiO2颗粒的存在,水分子很难通过界面相扩散到改性后的材料内部,其抗湿热性能提高。     

UHMWPE纤维增强LDPE复合材料的界面形态研究

为实现聚乙烯单聚合物复合材料(PE SPC)的嵌件注射成型,研究基体与增强体间的界面非常关键.本文采用超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强低密度聚乙烯(LDPE)基体,对纤维和基体进行了差示扫描量热仪测试,在偏光显微镜下模拟了基体与纤维的复合过程,研究不同因素对复合材料界面结晶形态的影响.根据DSC确定了UHMWPE和LDPE复合的温度范围在110.98~147.14℃;合适的温度和剪切作用都有利于界面横晶的产生,从而使基体和纤维产生更好的粘结,提高复合材料的力学性能;温度比剪切的影响更大,注射温度设置在125~135℃可在保证纤维与基体复合的情况下不破坏纤维的增强作用;纤维丝之间会相互影响界面结晶形态,部分界面有横晶产生,说明在实际注射成型过程中纤维束或纤维布的结构对基体渗透和界面形成有较大影响.     

接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响

对玻璃纤维/聚酰胺（GF/PA）、玻璃纤维/聚甲醛（GF/POM）、玻璃纤维/聚丙烯（GF/PP）这三种玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料进行机械连接试样的常规拉伸试验,以及低周疲劳拉伸试验,并对疲劳前后的试样断裂面进行SEM观察,研究了接头尺寸（宽径比w/d （试样宽度/开孔直径）和端径比e/d （试样端距/开孔直径））对机械连接件破坏载荷和破坏模式的影响。实验结果表明:玻璃纤维增强纤热塑性树脂复合材料机械连接件的承载能力在一定的宽径比时会随着e/d的增加而增加,当w/d≥3、e/d≥2时趋于稳定;破坏模式以拉伸破坏为主;低周疲劳拉伸对GF/POM和GF/PA机械连接试样拉伸强度产生一定的影响,而对GF/PP的拉伸强度无明显影响,低周疲劳拉伸对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料机械连接试样的破坏模式没有影响。SEM观察显示,随着疲劳载荷水平的增加,GF/POM和GF/PA的断裂面上被抽拔纤维数量增加,而GF/PP断裂面纤维与基体的存在状态无明显变化。      

玻璃纤维增强聚丙烯复合材料界面结合的研究 2. 界面剪切强度的影响因素及最佳值的判断

通过单丝临界断裂长度法, 研究了聚丙烯(PP) 与玻璃纤维(GF) 间界面剪切强度( ISS) , 发现调节酸酐改性聚丙烯(M PP) 的加入量, 可以相应调整ISS; 基体熔体与GF 接触时间在8～ 10 m in 以后界面才能结合完全。当ISS 小于4M Pa 时界面结合过弱, 纤维在断口处与基体脱粘, 形成 空管状; ISS 高于7M Pa 时界面结合过强, 纤维断口处基体产生垂直于纤维的裂缝, 材料变脆; ISS 在4～ 7M Pa 时界面结合最佳, 既不产生明显脱粘, 也不产生向基体内扩张的裂缝。复合材料的宏 观力学性能旁证了该结果。      

碳纤维/聚苯硫醚热塑性复合材料电阻焊接工艺

本文针对航空器结构用碳纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料为研究对象，开展电阻焊接工艺研究；利用CF/PPS复合材料混编织物作为电阻元件，成功制备了CF/PPS复合材料层板电阻焊接接头；重点利用Taguchi方法和方差分析获取CF/PPS复合材料层板电阻焊接最佳工艺参数(电流为12 A，压力为1.5 MPa，时间为30 min)及各参数对焊接接头剪切强度的贡献(电流为83.37%，压力为9.55%，时间为6.02%)。最佳焊接工艺参数焊接的接头单搭接剪切强度约为17.88 MPa；同时，对最佳参数焊接试样(H-LSS)和较低剪切强度试样(L-LSS)的焊接接头截面和剪切失效断口形貌进行了观察和分析。结果表明:H-LSS试样的焊缝区域树脂填充和浸润良好，且主要剪切失效形式为层间剪切失效，即为纤维与树脂基体脱黏及CF/PPS织物复合材料断裂混合失效；L-LSS试样的焊缝区域树脂填充和浸润较差，存在较多空隙，且剪切失效形式为焊缝界面脱黏失效。      

Effect of Relative Reduction on Property of Steel-Mushy Cu-Graphite Composite

The rolling treatment of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was conducted under different relative reduction at room temperature. The effect of room-temperature rolling on interfacial mechanical property of steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite was studied and the relationship between interfacial shear strength and relative reduction was established. The results show that, for steel-mushy QTi3.5-3.5 graphite composite, which consists of 1.2 mm-thick 08AI steel plate and 2.8 mm-thick QTi3.5-3.5 graphite layer, there is a nonlinear relationship between interfacial shear strength and relative reduction in graphite layer. When relative reduction is smaller than 1.1%, interfacial shear strength increases with increasing the relative reduction. When relative reduction is larger than 1.1%, interfacial shear strength decreases with increasing the relative reduction. When relative reduction is 1.1%, the largest interfacial shear strength of 145.2 MPa can be obtained.     

CF/PEEK复合材料界面层结构与性能关系研究

本文根据聚醚醚酮(PEEK)在碳纤维表面形式的横晶层的结构特征分析,建立了CF/FEEK复合材料界面层微观力学性能的理论方程,计算了界面层的杨氏模量.通过超声浸渍法测量复合材料的力学性能验证了计算结果,证明所进行的分析合理.计算结果表明,PEEK界面横晶层在垂直于纤维方向的杨氏模量E_r随PEEK结晶度的增大,或随横晶中PEEK晶片长度的增大而增大,并随晶片厚度的增大而减小.该界面层的上述模量值始终高于界面层附近球晶的模量值E_s,两者之间的比值E_T/E_s;依赖于横晶及球晶中的晶片长度b、厚度c和宽度a.由于界面层的模量高于非界面层的模量,当复合材料中纤维表面形成横晶时,复合材料将有较高的刚性.     

聚酯纤维的附生结晶法改善纤维的表面浸润性

将聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维置入过冷态的聚乙二醇(PEG)和聚己二酸丁二酯(PBA)熔体,制备了PET纤维/PEG基体和PET纤维/PBA基体复合体系。使用偏光显微镜和原子力显微镜研究了这两种异质复合体系的界面结晶形态,利用接触角测量仪测量了附生结晶法改性前后PET纤维织物的接触角。结果表明,纤维置入温度和结晶等条件决定附生体系的横穿晶体形态结构,选取合适的树脂并采用附生结晶的方法可明显改善PET纤维织物的表面浸润性,并有望改善PET纤维增强复合材料内部的界面结构。     

玻璃纤维增强PP性能、界面及基体晶态研究

本文通过扫描电镜、红外光谱、偏光显微、DSC分析和材料力学性能试验等方法考察了PP/玻纤的界面粘结性与其材料性能及基体结晶的关系.结果表明:在材料复合过程中加入的界面反应性试剂及其与PP接枝而形成的接枝物可与玻纤表面及其硅烷发生化学作用,促使玻纤表面树脂包覆层的形成,从而显着提高复合材料的界面粘结强度及其力学性能;复合材料试样成型过程中,因树脂冷却收缩而产生的界面应力可应变诱导玻纤周围基体树脂的结晶,促使其结晶形态和结晶度产生显着变化;而复合材料的界面粘结强度则是产生应变诱导作用和控制异相结晶的关键.     

Transcrystalline morphology and mechanical properties in polypropylene composites containing cellulose treated with sodium hydroxide and cellulase

To evaluate the transcrystalline effects caused by various fibers, which were untreated, or treated with sodium hydroxide and cellulase, isothermal crystallization was performed. It was observed that the untreated and cellulase-treated cellulose fibers (cellulose I) had a nucleating ability to transcrystallize at PP matrix. Especially, cellulose fibers treated with Sodium hydroxide (cellulose II) transcystallized at PP matrix. This result was different from other's. Cellulose fibers also transcrystallized at PP/MAH-PP matrix irrespective of the type of cellulose crystalline structure. In PP/MAH-PP/CELL system, MAH-PP was located around the fiber surface at initial crystallization time, but was gradually expelled from that with the increase of crystallization time, and existed at outer boundaries of transcrstalline region at the final crystallization time. These phenomena were confirmed by IR-IRS spectra. The tensile strength of PP/CELL and PP/MAH-PP/CELL composites decreased with the increase of isothermal crystallization time. Therefore, it is thought that transcrystallinity gives rise to negative effect of tensile strength.     

时效对无铅焊料Ni-P/Cu焊点的影响

研究了150℃等温时效为62Sn36Bp2Ag/Ni-P/Cu及共晶SnAg/Ni-P/Cu表面贴装焊点微结构及塑切强度的影响,结果表明,在钎料与Ni-P间的界面存在Ni3Sn4金属间化合物层,其厚度随时效时间增加,Ni-P层的厚度减小,时效后,SnPbAg,SnAg焊点的剪切强度下降,对于SnAg焊点,时效250h后其剪切强度剧烈下降,断裂发生在Ni-P/Cu界面上,在长时间时效后焊点一侧的Ni-P层中P的含量较主可能是Ni-P/Cu结合强度变差的主要原因,SnPbAg焊点保持着较高的剪切强度。     

界面粘性滑动对纤维复合材料横向剪切变形的影响

研究了扩散控制的界面滑动对纤维复合材料的横向剪切变形行为的影响。基体和纤维为弹性的,而界面滑动速率正比于界面剪应力。作为辅助问题,首先考虑了单根纤维嵌在无限大基体的特殊情形,导出了纤维和基体中随时间变化的应力场。其次,应用平均场方法给出了任意时刻复合材料的总体响应。数值结果表明复合材料的横向剪切模量随着界面滑动的发生将显著减小。     

玻璃纤维增强高密度聚乙烯基体结晶形态研究

本文采用偏光显微、小角光散射、WAXD、DSC和动态力学分析等方法考察了玻纤含量、界面粘结性及试样成型冷却速率对玻纤增强HDPE基体结晶的影响。结果表明,复合材料成型冷却过程中,由于玻纤、树脂间热收缩性质的不同而引起的界面应力可对玻纤周围基体树脂的结晶产生应变诱导作用,促使玻纤表面串晶或微纤晶晶体的形成。     

Influence of Rolling Treatment on Interfacial Shear Strength of Steel-mushy Al-7graphite Bonding Plate

At room temperature, the rolling treatment of steel-mushy Al-7graphite bonding plate was carried out under different relative reduction. The influence of rolling on interfacial mechanical property of this bonding plate was studied. The results show that, for steel-mushy Al-7graphite bonding plate which is made up of 1.2 mm in thickness 08AI steel plate and 2.0 mm in thickness Al-7graphite layer, there is a nonlinear relationship between interfacial shear strength of bonding plate and relative reduction of rolling. When relative reduction of rolling is smaller than 2.59%, with the increasing of relative reduction, interfacial shear strength of bonding plate increases gradually. When relative reduction of rolling is bigger than 2.59%, with the increasing of relative reduction, interfacial shear strength of bonding plate decreases continuously. When relative reduction of rolling is 2.59%, the largest interfacial shear strength 77.0 MPa can be obtained.