高性能、低成本复合材料用环氧体系的研究

通过凝胶化测试和示差扫描量热分析(DSC)研究了CYD128环氧树脂/部分钝化间苯二甲胺固化体系的反应特性,测试了该体系浇铸体的力学性能和耐热性。设计了一种新型低成本真空辅助传递模塑(VARTM)成型工艺并研究了该成型工艺对复合材料力学性能的影响。结果表明,浇铸体弯曲强度可达131.0 MPa,拉伸强度71.8 MPa,拉伸模量3.1 GPa,冲击强度37.5 kJ/m2,玻璃化温度(Tg)98.1℃。使用新工艺得到的复合材料力学性能优异,其中连续玻璃纤维、连续碳纤维增强复合材料弯曲强度分别达到950.2 MPa、1 097.4 MPa。     

RTM用高性能环氧树脂体系研究

本文将CYD128和自制高性能环氧树脂A共混改性,通过加入液体胺类物质作为固化剂,得到了一种适用于RTM的树脂体系。实验结果表明,该树脂体系在30℃下的粘度为255cps。该体系为中温固化体系,且其树脂固化物的拉伸强度为67．7MPa,拉伸模量为3．1GPa,弯曲强度为101MPa,弯曲模量为2．87GPa,可满足RTM对环氧树脂体系的要求。     

RIM用高性能环氧树脂体系研究

本文将CYD128和自制高性能环氧树脂A共混改性,通过加入液体胺类物质作为固化剂,得到了一种适用于RTM的树脂体系.实验结果表明,该树脂体系在30℃下的粘度为255cps.该体系为中温固化体系,且其树脂固化物的拉伸强度为67.7MPa,拉伸模量为3.1GPa,弯曲强度为101MPa,弯曲模量为2.87GPa,可满足RTM对环氧树脂体系的要求.     

一种低黏度环氧树脂室温固化体系的研究

用一种新的耐热型环氧树脂JEh-031研究了一种室温固化体系,通过凝胶化时间的测定和示差扫描量热仪(DSC)对固化体系的热性能和力学性能进行了研究;研究了活性稀释剂对浇铸体性能和玻璃纤维增强复合材料性能的影响。结果表明,添加4 phr固化剂(GH-3)时,该固化体系在室温(25℃)下凝胶化时间为10 h;力学性能优异,拉伸强度91.4 MPa,拉伸模量4.0 GPa,弯曲强度176.9 MPa,弯曲模量3.5 GPa;玻璃化转变温度(Tg)144.7℃;添加5 phr活性稀释剂,复合材料的弯曲强度1 322.5 MPa,提高了39.3%,层间剪切强度69.3 MPa,提高了23.1%。     

苎麻织物增强PLA-PCL复合材料的制备及其性能研究

采用原位聚合法制备了聚乳酸-聚己内酯（PLA—PCL）／苎麻复合材料。研究了硅烷偶联剂（KH550）预处理、纤维含量以及成型工艺对PLA—PCL／苎麻复合材料力学性能的影响。结果表明,经KH550处理后,复合材料的力学性能有不同程度的提高,拉伸强度由49．84MPa到68．95MPa,弯曲强度由34．84MPa提高到65．06MPa,冲击强度由30．13J／m^2提高到53．54J／m^2。在纤维的质量分数为45％,成型温度为170℃,复合材料具有最优性能;采用原位聚合法制备PLA-PCL／苎麻复合材料,复合材料的界面性能较好。     

玄武岩纤维增强PVDF/PP/PETG共混物及性能的研究

通过熔融共混法制备了聚偏氟乙烯/聚丙烯/聚对苯二甲酸乙二醇1,4环己二醇酯（PVDF/PP/PETG）共混物,利用玄武岩纤维对其进行增强改性,并采用扫描电子显微镜、转矩流变仪、维卡软化点测试仪等测试仪器对共混物的形态、黏度、耐热性和力学性能等进行了研究。结果表明,230 ℃时,共混物中PVDF、PP和PETG属两两不相容体系,PVDF和PP呈现连续相结构,而PETG则以球状形态分散在体系中;经玄武岩纤维增强改性后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度随着玄武岩纤维含量的增加而增大,且当其含量为30 %（质量分数,下同）时,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别增加到44.0 MPa和67.9 MPa;共混物的维卡软化点从126.7 ℃提高到141.7 ℃。     

竹纤维增强聚丙烯复合材料的制备及其性能研究

以适当脱胶处理后的竹原纤维与聚丙烯纤维为原料，采用非织造工程的加工方法制作了混合纤维预制件，通过热压成型工艺制备了竹原纤维增强聚丙烯热塑性树脂复合材料。对复合材料的基本力学性能进行了测试与评价，探讨了预制件制作工艺、竹原纤维比例及热压成型工艺对复合材料力学性能的影响。利用扫描电镜（SEM）研究了复合材料拉伸断口的形貌。结果表明：竹原纤维与聚丙烯纤维的质量配比为50／50，模压温度、时间及压力分别为190℃，30min及30MPa时，制得的复合材料力学性能最好，其纵、横向拉伸强度分别为96．6MPa和82．3MPa；纵、横向弯曲强度分别为400．7MPa和367．3MPa。     

mPE-g-MAH对HDPE/木粉复合材料的改性

采用废木粉填充高密度聚乙烯（HDPE）制备木塑复合材料。采用马来酸酐接枝茂金属聚乙烯（mPE—g-MAH）对复合材料进行增容和增韧，并阐述了它的增容和增韧机理。讨论了mPE—g—MAH用量对复合材料的力学性能如拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、弯曲模量的影响。结果表明，mPE—g—MAH不仅可明显提高复合材料的强度和韧性，而且也使材料的弯曲模量有了一定的提高。当其质量分数为16％时，复合材料的拉伸强度、冲击强度分别由原来的16．2MPa和4．5kJ／m^2提高到30．5MPa和9．8kJ／m^2。     

GF增强PPS复合材料的制备及性能

采用熔融共混工艺和熔融浸渍分别制备了短玻璃纤维增强聚苯硫醚复合材料（PPS/SGF）和长玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS/LGF）复合材料,并对复合材料的力学性能和耐热性能进行了对比分析。研究结果表明,在玻璃纤维质量分数为30%时,PPS/SGF和PPS/LGF复合材料的拉伸强度分别为110 MPa和122 MPa;弯曲强度分别为175 MPa和208 MPa;弯曲弹性模量分别为8 GPa和9 GPa;缺口冲击强度和无缺口冲击强度分别为7.7,11.9 kJ/m²和31,37 kJ/m²。PPS/LGF复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、缺口冲击强度和无缺口冲击强度相较于PPS/SGF复合材料分别提高了11.0%,18.9%,11.3%,54.5%和19.4%。PPS/SGF和PPS/LGF复合材料的热变形温度分别达到250℃和275℃,PPS/LGF复合材料的热变形温度高于PPS/SGF复合材料热变形温度10%。     

PA6/SANMAH/GF复合材料的制备及其性能研究

采用双螺杆挤出机通过熔融共混制备了尼龙6／（苯乙烯／丙烯腈／顺丁烯二酸酐）共聚物／玻璃纤维（PA6／SANMAH／GF）复合材料，测试了材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、缺口冲击强度、热变形温度、吸水率、熔点和熔融焓，并与GF增强PA6（PA6／GF）复合材料和GF增强PA6／（苯乙烯／丙烯腈）共聚物（PA6／SAN／GF）复合材料进行了性能对比。结果表明，在PA6与SANMAH的质量比为100：3—30时，PA6／SANMAH／GF复合材料的拉伸强度与PA6／GF复合材料相当，但高于PA6／SAN／GF复合材料，弯曲强度和弯曲弹性模量高于PA6／GF和PA6／SAN／GF复合材料．缺口冲击强度高于PA6／GF复合材料，但低于PA6／SAN／GF复合材料；在PA6与SANMAH的质量比为100：40时，PA6／SANMAH／GF复合材料的拉伸强度、弯曲强度和缺口冲击强度明显降低；在整个试验范围内，PA6／SANMAH／GF复合材料的热变形温度比PA6／GF和PA6／SAN／GF复合材料低4～7℃；吸水率随着SAN-MAH用量的增加而逐渐减小。     

连续玻璃纤维增强PLA复合材料3D打印技术研究

以聚乳酸(PLA)为基体,连续玻璃纤维为增强体,采用熔融浸渍工艺制备连续玻璃纤维预浸丝,将制得的预浸丝作为3D打印耗材用于熔融沉积(FDM)的3D技术来制备连续玻璃纤维增强PLA复合材料试样,并研究了打印温度、层厚和打印速度对复合材料力学性能的影响。结果表明,当打印层厚为0. 5 mm,打印温度为230℃,打印速度为2 mm/s时,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的弯曲性能最佳,弯曲强度和弯曲模量分别为327. 84 MPa和20. 293 GPa。综合考虑复合材料的力学性能、表面质量和尺寸稳定性,连续玻璃纤维增强PLA复合材料的最佳打印层厚为0. 5 mm,适宜的打印温度范围为200~220℃,打印速度范围为2~4 mm/s。     

连续玻纤增强聚丙烯混纤纱织物层压成型工艺研究

采用两种不同形式的混纤纱机织物为原料,利用层压成型的方法制备了连续玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)板材。研究了层压温度、压力、保压时间和混纤纱机织物形式对层压板材的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,当层压温度为230℃,层压压力为8.5 MPa,保压时间为30 min,降温过程冷却速度为0.5℃/min时,层压板材的力学性能最佳。弯曲强度和模量分别达到352.58 MPa、23.09 GPa,ILSS达到27.37 MPa。此时,纤维含量和空隙率分别为72.25%、2.03%。在最优工艺条件下制备的两种不同织物形式层压板材弯曲强度和弯曲模量以及ILSS:2/2斜纹织物平纹织物。两种织物层压板材的空隙率:2/2斜纹织物平纹织物。     

玻纤增强聚丙烯木塑复合材料的性能研究

分别以聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、玻纤增强PP/PE为基体材料,通过挤出成型制备了木塑复合材料(WPC)。研究表明,玻纤能够有效地提高WPC的性能,以玻纤增强PP/PE为基体制备的WPC的冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量分别达到4.58 kJ/m2,19 MPa,30.8 MPa,3520 MPa,性能优于以PP或PE为基体制备的WPC。     

成核母粒及螺杆组合对玻纤增强PET复合材料性能的影响

采用熔融插层法制备了一种高效成核母粒,研究了该成核母粒对玻璃纤维（GF）增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)复合材料性能的影响。结果表明,加入6 %(质量分数,下同)的成核母粒时,GF增强PET复合材料的起始结晶温度比纯PET高24.8 ℃,结晶温度范围比纯PET扩大了66.3 ℃,冷结晶峰基本消失,可在70 ℃的模温下进行注塑;同时探讨了螺杆组合对GF增强PET复合材料性能的影响,结果表明,螺杆前段的剪切太强会降低复合材料的冲击强度,通过优化螺杆组合,制备出综合性能优异的GF增强PET复合材料,其热变形温度为228 ℃,拉伸强度159 MPa,弯曲强度235 MPa,冲击强度101 J/m。     

长玻璃纤维增强尼龙6的力学性能研究

采用一种新的熔融浸渍工艺制备了长玻纤增强尼龙6复合材料,研究了玻纤含量、玻纤长度分布对复合材料力学性能的影响。结果表明,在玻纤质量分数为50％时复合材料的拉伸强度为234MPa,弯曲强度为349MPa,弯曲弹性模量为11．4GPa,缺口冲击强度为313J／m,综合力学性能明显优于短玻纤增强尼龙6复合材料。     

高强高韧GF／PP复合材料的研究

通过在短玻(GF)增强聚丙烯(PP)中添加聚烯烃弹性体(POE),并用马来酸酐对PP进行接枝交联的方法, 制备了高冲击韧性GF／PP复合材料。在该材料中,短切玻璃纤维的加入大幅度提高了材料的拉伸、弯曲强度,而POE 则通过产生形变等方式,提高了材料的冲击韧性;在其中加入马来酸酐接枝聚丙烯增加界面结合力,可使GF／PP／POE 复合体系表现出良好的综合力学性能,其拉伸强度为51．9 MPa,弯曲强度为68．1MPa,冲击韧性为44．2 kJ／m2。     

Experimental Investigation of Mechanical and Morphological Properties of Flax-Glass Fiber Reinforced Hybrid Composite using Finite Element Analysis

The use of cellulosic fibers as reinforcing materials in polymer composites has gained popularity due to an increasing trend for developing sustainable materials. In the present experimental study, flax and glass fiber reinforced partially eco-friendly hybrid composites are fabricated with two different fiber orientations of 0° and 90°. The mechanical properties of these composites such as tensile, flexural and impact strengths have been evaluated. From the experiments, it has been observed that the composites with the 0° fiber orientation can hold the maximum tensile strength of 82.71 MPa, flexural strength of 143.99 MPa, and impact strength of 4 kJ/m². Whereas the composites with 90° fiber orientation can withstand the maximum tensile strength of 75.64 MPa, flexural strength of 134.86 MPa, and impact strength of 3.99 kJ/m². Morphological analysis is carried out to analyze fiber matrix interfaces and the structure of the fractured surfaces by using scanning electron microscopy (SEM). The finite element analysis (FEA) has been carried out to predict the resulting important mechanical properties by using ANSYS 12.0. From the results it is found that the experimental results are very close to the results predicted from FEA model values. It is suggested that these hybrid composites can be used as alternate materials for pure synthetic fiber reinforced polymer composite materials.     

Pultruded fiber reinforced thermoplastic poly(methyl methacrylate) composites. Part II: Mechanical and thermal properties

A novel process has been developed to manufacture poly(methyl methacrylate) (PMMA) pultruded parts. The mechanical and dynamic mechanical properties, environmental effects, postformability of pultruded composites and properties of various fiber (glass, carbon and Kevlar 49 aramid fiber) reinforced PMMA composites have been studied. Results show that the mechanical and thermal properties (i.e. tensile strength, flexural strength and modulus, impact strength and HDT) increase with fiber content. Kevlar fiber/PMMA composites possess the highest impact strength and HDT, while carbon fiber/PMMA composites show the highest tensile strength, tensile and flexural modulus, and glass fiber/PMMA composites show the highest flexural strength. Experimental tensile strengths of all composites except carbon fiber/PMMA composites follow the rule of mixtures. The deviation of carbon fiber/PMMA composite is due to the fiber breakage during processing. Pultruded glass fiber reinforced PMMA composites exhibit good weather resistance. They can be postformed by thermoforming, and mechanical properties can be improved by postforming. The dynamic shear storage modulus (G′) of pultruded glass fiber reinforced PMMA composites increased with decreasing pulling rate, and G′ was higher than that of pultruded Nylon 6 and polyester composites.     

界面结合对GF/PDCPD复合材料性能的影响

界面结合性能对制备性能优异的复合材料具有重要意义。通过对双环戊二烯（DCPD）与玻璃纤维（GF）的浸润性进行研究，将其与等效环氧树脂比较，开发了一种与玻璃纤维具有较好结合性的DCPD树脂，用其制备出一种综合性能优异的玻璃纤维增强PDCPD基复合材料。通过动态接触角、90?拉伸强度和层间剪切强度实验，测定了不同树脂与玻璃纤维之间的粘附力，提供了玻璃纤维与不同树脂界面性能差异。结果表明，SCB-600 DCPD树脂与玻璃纤维的结合性较优，动态接触角为60.35??0.3?，90?拉伸强度为(42.3?1.6) MPa，层间剪切强度为(61.3?3.2) MPa，与1564环氧树脂相当。进一步优化了DCPD树脂质量分数，当树脂质量分数为30%?2%时，SCB-600 DCPD复合材料具有相对最优的力学性能，材料拉伸强度为(1180.1?4.1) MPa，弯曲强度为(1060.4?4.6) MPa，缺口冲击强度为(145.3?4.8) KJ/m2。其弯曲和拉伸强度与玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的性能基本相当，但缺口冲击强度优于1564环氧树脂。