玻璃纤维/聚丙烯复合材料界面研究

采用γ射线预辐照固相接枝和偶联剂分别对聚丙稀粉粒 (PP)和玻璃纤维 (GF)进行表面改性 .研究接枝PP在基体中的含量、玻璃纤维经偶联剂处理对复合材料层间剪切强度 (ILSS)、拉伸强度的影响 .通过SEM对复合材料的拉伸断口进行了分析 .     

固相接枝PP对PP/GF复合材料力学性能的影响

采用固相接枝的方法对聚丙烯（PP）进行表面改性,提高了其表面极性,增强其与玻纤（GF）之间的界面结合从而改善其与玻纤增强复合材料的力学性能。重点研究了偶联剂的种类、引发剂引发的固相接枝PP及其添加量对玻纤布增强PP复合材料片材的弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的影响。结果表明,随着接枝PP添加量的增加,层间剪切强度增大,弯曲强度和模量可达到某一最高值。     

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。      

聚合物基复合材料界面剪切强度的测试

用声发射技术确定纤维断裂的位置,从而决定纤维断裂段的长度分布。采用含有单纤维丝的聚合物基复合材枓试件,应用细观力学模型,根据纤维断裂段的长度,确定纤维和基体之间的界面剪切强度。这种方法适用于不透明的复合材料基体,有可能用来测定金属基和陶瓷基复合材料的界面剪切强度。     

热残余应力对C/SiC复合材料界面剪切强度影响的有限元分析

根据C/SiC复合材料的属性,建立单纤维顶出的二维轴对称模型,采用有限元法对C/SiC复合材料的界面剪切强度进行数值研究,分析中考虑材料制备过程中的残余应力对界面剪切强度的影响,在细观力学层面上系统分析纤维顶出过程的界面剪应力及其相关影响因素。分析得出,残余应力会对界面造成损伤,降低界面脱粘载荷。材料的界面承受能力与热膨胀系数呈正相关,与固化温度呈负相关。     

碳/铝复合材料界面结合强度对拉伸性能的影响

本文主要研究C/Al复合材料先驱丝的界面结合强度的表征方法以及界面结合状态对复合材料拉伸性能的影响.用自行研制的小型剪切试验机测定复合材料先驱丝的纵向剪切强度,通过计算得到复合材料界面处的剪切强度以此作为界面结合强度的定量表征方法.实验证明,不同界面结合强度的复合丝在宏观上表现出有不同纵向剪切强度值,复合材料的界面结合强度可以用界面剪切强度值定量描述.复合材料拉伸强度随界面强度提高而减少,在满足复合材料横向强度要求前提下,降低复合材料界面结合有利于提高拉伸强度.     

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。      

SiC（CVD）／Al复合材料界面剪切强度的测试

本文利用声发射技术，成功地测出ＳｉＣ（ＣＶＤ）单纤维增强Ａｌ基复合材料在拉伸过程中纤维的平均断裂长度，并由萃取纤维的方法加以验证。再用微观力学模型，计算出纤维与基体之间的界面剪切强度。     

碳纤维表面物理结构对复合材料界面剪切强度的影响

以3种典型碳纤维为研究对象,通过碳纤维断面形貌的扫描电镜分析,采用Photoshop对纤维截面特征进行有效提取并由Matlab编写程序,获得了碳纤维表面沟槽深度、宽度、个数等参数的统计信息,据此进一步计算了圆形度、沟槽深宽比、表面不规整度以及沟槽密集程度等物理量,建立了碳纤维表面物理沟槽结构的定量表征方法。在此基础上研究了原丝制备过程中的凝固环境对碳纤维表面物理结构的影响,并发现:当凝固浴温度由25℃升高至45℃时,碳纤维表面的沟槽深度及宽度均会逐渐减小,深宽比降低,沟槽形状逐渐趋于平缓,同时碳纤维的表面不规整度减小了约7.5%,而沟槽密集程度增加了约50%。采用上述具有不同表面物理结构特征的碳纤维作增强体制备复合材料,微滴脱粘测试结果表明:碳纤维复合材料的界面剪切强度(IFSS)随纤维表面的沟槽尺寸、沟槽深宽比及表面不规整度的增大而逐渐提高。     

EVA乳胶液对纤维增强氯氧镁水泥界面性能的影响

通过采用聚合物乳胶液EVA对氯氧镁水泥改性以及用EVA对玻纤进行表面处理两种不同的工艺,制备氯氧镁复合材料试样并进行宏观和微观性能测试,研究了EVA乳胶液对纤维增强氯氧镁水泥界面性能的影响趋势,并探讨了其作用机理。实验结果表明:EVA作为添加剂加入水泥中能明显改善纤维增强氯氧镁水泥的界面粘结性能;而用EVA作表面处理剂处理纤维对界面粘结性能没有明显的影响。     

聚丙烯／玻璃纤维复合材料界面区的结晶行为

通过对聚丙烯／玻璃纤维复合材料体系等温结晶情况的研究。分析了ＰＰ／ＧＦ复合材料界面附近的结晶行为。结果表明ＧＦ对ＰＰ没有明显的异相成核作用,对ＰＰ基体内的成核杂质也无明显的吸附作用。由于ＰＰ快速冷却结晶生成斯迈其卡结构和缓慢冷却过程中ＰＰ分子的松弛作用,导致在等温结晶,淬冷和缓冷条件下制备的ＰＰ／ＧＦ试样界面处均未能生成明显的横晶结构。     

疲劳对铝基SiC纤维增强复合材料界面性能影响

采用单纤维碎断法(Fragmentation)及声发射技术研究了富SiO₂处理的SiC纤维增强铝基复合材料经一定疲劳载荷后的界面接合强度。发现疲劳与未疲劳状态对实验机刚度的测量影响极大, 这将直接影响纤维断裂强度的计算。采用直接溶出法测量经热压处理的纤维断裂强度,发现复合工艺对纤维的强度没有损耗,这与Clough关系的预测有巨大的差异。经一定周次疲劳后,纤维的临界长度增加,界面接合强度有所降低。      

SiC(CVD)/Al复合材料界面剪切强度的测试

本文利用声发射技术,成功地测出 SiC(CVD)单纤维增强 Al 基复合材料在拉伸过程中纤维的平均断裂长度,并由萃取纤维的方法加以验证。再用微观力学模型,计算出纤维与基体之间的界面剪切强度。     

用微脱胶技术表征芳纶纤维材料界面强度

采用微脱胶原位技术表征了Ａｐｍｏｃ，芳纶－Ⅱ纤维复合材料界面结合强度。     

C/C复合材料的界面演化规律

研究了单丝界面和纤维束界面结构在细编穿刺C/C复合材料制备过程中的演化规律以及两种界面剪切强度随着生产周期增加的不同变化趋势.在C/C的制备过程中单丝界面和纤维束界面的形成速度不同,单丝界面优先得到完善,经过四个周期界面剪切强度既可达到最高水平;而束界面剪切强度在六个周期后才达到较高水平.     

注塑成型长玻璃纤维/聚丙烯复合材料的冲击韧性

利用自行研制的连续纤维/热塑性树脂浸渍装置,制备了注塑成型用长玻璃纤维增强聚丙烯粒料。利用Charpy冲击试验,研究了界面相容剂(接枝马来酸酐聚丙烯)的用量、粒料长度等对注塑试样冲击韧性的影响。试验发现,随着接枝聚丙烯含量的增加,试样的冲击韧性显著提高。但当接枝聚丙烯含量达到一定程度时,冲击韧性反而下降。注塑试样的冲击韧性随长纤维粒料的长度增加和冲击试样模具的浇口尺寸变大而升高。对于平板材料,冲击试样所处的位置不同,其韧性也有较大的变化。试验还发现,退火处理可以有效地提高注塑试样的冲击韧性。      

聚丙烯与玻璃纤维界面结晶行为的研究

通过偏光显微镜研究了不同组成聚丙烯与不同表面线玻璃纤维界面上结晶形态的变化。在玻纤采用含胺硅烷联剂处理,基体ＰＰ中加入酸酐类改性聚丙烯时,由于界面上化学键结合及冷缩产生界面应力的作用,从而导致在通常物理结合和弱化学键结合情况下不能产生的横晶出现。通过广角Ｘ射一衍射 现,ＭＰＰ的加入虽然使ＰＰ的结晶度有所提高,但却未改变其晶型。