热处理对玻璃纤维布/聚苯硫醚非织造布复合板材力学性能的影响

以玻璃纤维布和聚苯硫醚（PPS）非织造布分别作为增强体和树脂基体原料,采用热压成型法制备出玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材,然后在烘箱中进行热处理。利用万能试验机（Instron）、XRD、偏光显微镜（PLM）和SEM等手段对玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材的力学性能、结晶度、晶粒类型和尺寸及微观形貌等进行了测试和表征。结果表明：随着热处理温度和时间的提高,玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材的弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度得到明显提高。当热处理温度为220℃、热处理时间为2 h时,其力学性能最佳,其弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度分别达到285.7 MPa、7.8 GPa和85.0 MPa。和未进行热处理的玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材相比,分别提高了63.2%、469.0%和37.8%。微观形貌结果表明,玻璃纤维布/PPS非织造布复合板材界面粘结得到了明显改善。     

碳纤维织物增强聚苯硫醚复合材料的制备及性能

采用薄膜叠压法制备碳纤维织物增强聚苯硫醚(CFF/PPS)复合材料层压板,研究了热压温度、热压压力和热压时间对复合材料层压板力学性能的影响,确定了制备CFF/PPS复合材料的理想工艺参数为:热压温度320～330℃,热压压力0.15～0.20MPa,热压时间8～10min。在该参数下制得的层压板拉伸强度为652MPa,弯曲强度为711MPa,层间剪切强度为43MPa;在6.7J/mm的冲击能量下,层压板的冲击后压缩剩余强度为116MPa。     

玻璃纤维增强不饱和聚酯夹层板复合材料性能研究

以短切玻璃纤维增强改性不饱和聚酯树脂为芯板,玻璃纤维布为面层,制备玻纤增强不饱和聚酯树脂夹层板。通过改变芯层短切玻璃纤维的含量研究夹层板复合材料的性能。研究表明:当短切玻璃纤维含量低于50%(wt,质量分数,下同)时,复合板的力学性能随纤维含量的增加而逐渐增强;短切玻璃纤维含量为50%时,复合板力学性能达到最优,其中拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别达到152.48MPa、299MPa、164kJ/m~2,而且材料具有较好的耐热性和热稳定性,初始分解温度达到79℃。     

玻璃纤维增强聚氯乙烯(GFRPVC)复合材料的研究

本文考察了玻璃纤维增强聚氯乙烯(GFRPVC)中玻璃纤维的表面处理及加入量对力学性能的影响.并用SEM对GFRPVC的界面及其对GFRPVC力学性能的影响进行研究.结果表明:当玻纤为30wt%时,GFRPVC板的拉伸强度为110MPa,弯曲强度为190MPa,为刚性聚氯乙烯(RPVC)的两倍;拉伸模量为8.8GPa,弯曲模量为8.9GPa,是RPVC的三倍;悬臂梁缺口冲击强度达140J/m,接近RPVC的四倍;达到了一般工程塑料的性能水平.热膨胀系数下降到2.23(×10-5)℃-1,HDT增加到84℃.     

玻璃纤维/木塑混杂复合材料及其协同增强效应

将固体废弃物中的高密度聚乙烯(HDPE)回收后与废弃的木纤维以及短切玻璃纤维进行复合,成功地制备出混杂型木塑复合材料。研究结果表明,采用长径比较大的L型玻璃纤维增强时,木塑复合材料的弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度同时得到提高,而采用长径比较小的玻璃纤维增强时,弯曲性能和冲击强度均呈现下降趋势。玻璃纤维增强木塑复合材料的主要破坏模式为玻璃纤维的拔出、玻璃纤维断裂、界面脱粘等。在玻璃纤维/木纤维/HDPE混杂体系中由于组元之间的协同增强作用,形成了特殊的三维网络结构,木塑复合材料的力学性能得到显著改善。     

废旧线路板粉料/玻璃纤维增强复合材料研制

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料与玻璃纤维作为增强材料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。研究了模压工艺参数以及废弃物粉末填料配比等对复合材料力学性能的影响规律,并初步展望了废弃物复合材料的应用。结果表明,随着模压温度、压强、模压时间和填料含量的增加,复合材料的弯曲强度先升高后降低;在优化的模压工艺参数条件下,用废弃粉体与短切玻璃纤维作为组合增强体,制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉体作为增强体的力学性能,其弯曲强度和冲击强度可达150MPa、18kJ/m2。     

硅烷偶联剂改性玻璃纤维增强PA6研究

采用硅烷偶联剂对玻璃纤维(GF)进行处理,与PA6共混制备了玻璃纤维增强尼龙6复合材料(PA6/GF)。考察了硅烷偶联剂处理液的浓度对复合材料力学性能的影响。结果表明,硅烷偶联剂可以附着在玻璃纤维表面,硅烷偶联剂处理液浓度对处理效果有影响。PA6/GF复合材料的弹性模量和断裂强度随玻璃纤维处理液浓度升高,先增加后降低,硅烷处理液浓度为1.5%时,出现最大值。硅烷处理液浓度对复合材料的冲击强度影响不大。     

织布形状对玄武岩纤维布/不饱和聚酯树脂复合材料力学性能的影响

对玄武岩纤维布增强不饱和聚酯复合材料的基本力学性能进行了初步研究,针对纤维织布方式不同,制备了3种不同的复合板,即平纹复合板、斜纹复合板和平纹/斜纹复合板。结果表明,在相同层数17层和19层的条件下,斜纹复合板的拉伸、弯曲和无缺口冲击强度明显高于平纹和平纹/斜纹复合板。平纹/斜纹复合板强度较差,分散性大,而平纹复合板分散性小,物理力学性能稳定。     

大豆与木片共磨制备无胶纤维板的工艺研究

目的为了解决纤维板中游离甲醛释放的问题,基于大豆与木片共磨技术开展无胶纤维板研究。方法利用一定比例大豆和木片原料共磨并制备无胶纤维板,通过对板坯密度、板坯含水率、预处理时间、热压时间、热压温度等几个变量的研究,分析其对无胶纤维板力学性能的影响。结果在单因素试验范围内,随着密度和板坯含水率的增加,板材物理力学性能均有所提升。方差分析表明,热压温度对板材物理力学性能的影响最大,在最优条件下压制出来的板材静曲强度为10.12MPa、弹性模量为1653.94 MPa、吸水厚度膨胀率为19.7%、内结合强度为0.476 MPa。结论当板材密度为0.8 g/cm3,预处理时间为3 d,热压时间为30 min,热压温度为180℃时,压制出的无胶纤维板综合性能最佳。     

硅烷偶联剂对玻璃纤维/聚氨酯复合材料性能的影响研究

采用硅烷偶联剂(KH550)对玻璃纤维进行表面处理,并对改性玻纤进行红外分析,结果证明硅烷偶联剂使玻璃纤维表面基团增加。用改性玻纤制备改性玻纤/聚氨酯复合材料,与原玻纤增强聚氨酯材料的力学性能及泡孔结构进行对比。结果表明:硅烷偶联剂处理能够提高玻璃纤维与聚氨酯基体的界面强度,改善玻璃纤维在聚氨酯基体中的分散情况,使玻璃纤维/聚氨酯复合材料的力学性能提高,同时改善复合材料的泡孔结构。     

静电植绒法处理多壁碳纳米管改性玻纤织物/环氧树脂复合材料的制备及力学性能

为提高玻纤增强环氧树脂复合材料的力学性能,采用静电植绒法将多壁碳纳米管(MWCNTs)附着在玻纤织物表面,得到改性的玻纤织物。利用一种低黏度的环氧树脂和所制得的改性织物,采用真空辅助成型工艺(VARI)制备了MWCNTs改性格玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板,表征了层合板的力学性能。对进行力学实验后的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料试样断口进行了SEM和OPM观察。结果显示:与未添加MWCNTs的玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板相比,添加了MWCNTs的层合板的拉伸强度降低了10.24%,弯曲强度降低了13.90%,压缩强度降低了17.33%,拉伸模量和弯曲模量分别提高了19.38%和16.04%,压缩模量提高了13%;MWCNTs与玻纤织物之间的结合较弱,在拉伸作用下,存在明显的脱粘和分层;将改性玻纤织物在200℃下热压处理2h后,制备的MWCNTs改性玻纤织物/环氧树脂复合材料层合板的力学性能均有所提高,热压处理后树脂与玻纤织物之间的界面结合得到改善。     

The use of a mixed coupling agent system to improve the performance of polypropylene-based composites reinforced with short-glass-fibre mat

In order to improve the mechanical properties of composites consisting of polypropylene reinforced with mats of short glass fibres, the fibre surface was treated with a silane coupling agent, N-β(N-vinylbenzylaminoethyl)-γ-aminopropyl trimethoxy silane hydrogen chloride (STS), and a titanate coupling agent, isopropyltriisostearoyl titanate (TTS). The flexural properties and the impact absorption energy of these composites were measured as a function of coupling agent concentration. STS-only treatment of the fibre surface enhanced the flexural strength and the flexural modulus of the composite, while TTS-only treatment decreased the flexural strength and the flexural modulus. The improved flexural properties of the composite brought about by the STS-only treatment were obtained at the cost of its impact absorption energy, whereas TTS-only treatment showed the inverse characteristics. However, in a mixed coupling agent system, the impact absorption energy of the composite was improved without a reduction in the flexural properties. A morphological study of the fracture surfaces of the composite after impact testing, void content measurement and single-fibre fragmentation test were also carried out to understand the interfacial phenomena of the surface treated composites.     

PEK-C膜层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能

为探究热塑性酚酞基聚醚酮（Polyaryletherketone with Cardo,PEK-C）树脂薄膜及膜厚对层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响,利用浸渍提拉法制备了三种不同厚度（分别约为1 μm、10 μm、30 μm）的PEK-C膜,通过热压成型制备了层间增韧碳纤维/环氧树脂复合材料层合板,对其进行了Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度、层间剪切及弯曲性能测试,并利用SEM观察微观形貌及AFM扫描微观相图。结果表明:不同PEK-C膜厚增韧碳纤维/环氧树脂复合材料的Ⅰ型层间断裂韧性、冲击后压缩强度及层间剪切强度有不同程度提高,Ⅰ型层间断裂韧性及层间剪切强度以膜厚为10 μm最佳,分别增大了157.17%和17.57%,冲击后压缩强度以膜厚为30 μm最佳,达到了186.67 MPa,这是由于PEK-C与环氧树脂在热压固化过程中形成了双相结构,改善了材料韧性;但弯曲性能持续下降,强度及模量由未增韧的1 551 MPa、106 GPa分别降至30 μm时的965 MPa、79 GPa,这是由于PEK-C树脂扩散进入环氧树脂中,降低了纤维体积分数及材料刚度。      

玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

为利用玻璃纤维提高木塑复合材料的综合性能,探讨玻璃纤维含量对竹粉/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料性能的影响规律,首先,采用A-171硅烷偶联剂对竹粉表面进行了改性,并加入了一定量的玻璃纤维;然后,采用热压成型工艺制备了玻璃纤维-竹粉/HDPE复合材料;最后,考察了玻璃纤维含量对复合材料力学性能、热学性能及摩擦学性能的影响,并利用SEM观察材料的断面和磨损表面形貌。结果表明:当玻璃纤维含量为3wt%时,能显著提高竹粉/HDPE复合材料的拉伸强度和弯曲强度,与未添加玻璃纤维的复合材料相比,添加玻璃纤维后复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别提高了19.41%和23.54%;在30~60℃温度范围内,复合材料长度-宽度方向上的线膨胀系数随着玻璃纤维含量的增加而明显减小,而同一复合材料的线膨胀系数随温度的升高而逐步增大;在氮气气氛下,随玻璃纤维含量的增加,竹粉/HDPE复合材料的摩擦系数先逐渐增大,而后基本保持不变,磨损率逐渐减小。所得结论显示玻璃纤维含量为3wt%~7wt%的木塑产品适用于建筑横梁(如凉亭或桥梁等),而玻璃纤维含量为7wt%~10wt%的木塑产品适用于高人流量场所(如公园或休闲绿道等)的地面铺装。      

改性芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯复合材料的力学性能

采用螺杆挤出机研究了添加连续芳纶纤维增强木粉/高密度聚乙烯（CAF-WF/HDPE）复合材料,为改善CAF与WF/HDPE复合材料界面相容性,分别采用磷酸和硅烷偶联剂处理纤维。对比表面处理前后的CAF形态分析显示,经过处理的CAF表面粗糙度增加;采用磷酸和硅烷偶联剂处理,纤维束从基体中的拔出强度分别提高了94.9%和77.6%,表明处理后的CAF与WF/HDPE复合材料的界面结合强度有所提高。对比WF/HDPE复合材料,在挤出成型过程中加入未处理CAF,CAF-WF/HDPE复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了32.1%、35.1%、515.1%;CAF采用硅烷偶联剂处理后,CAF-WF/HDPE复合材料对应的力学性能分别提高了42.0%、37.4%、550.2%。动态力学分析表明:表面处理后CAF与WF/HDPE复合材料的界面相容性得到改善。      

用于RTM 成型工艺的苯并口恶嗪树脂及其复合材料

以苯酚、苯胺和甲醛为原料, 合成了三种不同结构的低粘度苯并口恶嗪中间体树脂。根据RTM 成型工艺中注塑和成型过程对基体树脂的特殊要求和不同组分的反应活性, 系统研究了树脂粘度和凝胶化时间与温度的关系, 及玻璃布层压板的力学性能和耐热性, 详细讨论了树脂组成和催化剂种类及用量的影响。结果表明, 以有机酸或环氧-叔胺为催化剂, 以低粘度苯并口恶嗪树脂为主体所构成的多组分树脂体系, 是一类可用于RTM 成型工艺的新型树脂; 该类树脂基复合材料可用做耐高温结构材料在155℃长期使用。      

Effects of fiber surface treatments on mechanical properties of epoxy composites reinforced with glass fabric

In this study, effects of fiber surface treatments on mechanical behavior and fracture mechanism of glass fiber/epoxy composites were investigated experimentally. To change the composition of the glass and regenerate to the hydroxyl groups, activation pretreatment of heat cleaned woven glass fabric was performed using (v/v) HCl aqueous solution at different concentrations before silane treatment. The treatment of silanization of heat cleaned and acid activated glass fibers with γ-glycidoxypropyltrimethoxysilane were performed. In this work, short beam shear test has been conducted to determine the performance of the acid treatment and the silane treatment in terms of the interlaminar shear strength. The silane coating on the heat cleaned glass fibers increased the interlaminar shear strength of the composite. However, the silane coating on the acid activated glass fibers did not improve the interlaminar shear strength of the composite. In addition, the strengths of the glass fabric specimens in tension and flexure were investigated. When the glass fibers are first treated with HCl solution and then with silane coupling agent, the tensile strengths of the composites decreased significantly. Scanning electron photomicrographs of fractured surfaces of composites were performed to explain the failure mechanisms in the composite laminates broken in tension.     

苎麻纤维布和玻璃纤维布混杂铺层复合材料的力学性能

利用真空吸注成型(vacuum resin absorbable molding,VRAM)工艺制备苎麻纤维布与玻璃纤维布混杂铺层的环氧树脂基复合材料。测定复合材料的损耗因子、储能模量的温度谱和力学性能;利用单悬臂梁共振实验测量复合材料的共振频率和自由振动衰减曲线并计算出了阻尼因子。用有限元软件对其共振频率和自由振动衰减实验进行仿真分析。结果表明:通过苎麻纤维布/玻璃纤维布的混杂铺层,能够实现材料阻尼性能和力学性能的可控调节,充分发挥复合材料可设计性强的优势。其中RGR铺层的复合材料的损耗因子比纯玻璃纤维板提高了1.4倍,而拉伸强度比纯苎麻纤维板提高了3倍多;自由振动的有限元模拟曲线和实验曲线基本吻合,表明可以通过模拟软件实现复合材料的虚拟振动测试,从而为材料性能预测和设计提供方便。     

New environmentally friendly composite laminates with epoxidized linseed oil (ELO) and slate fiber fabrics

This work focuses on the development of new composite laminates based on the use of epoxidized linseed oil (ELO) as matrix and reinforcement fabrics from slate fibers with different silane treatments. The curing behavior of the ELO resin is followed by differential scanning calorimetry (DSC) and the gelation is studied by oscillatory rheometry and gel-time. Composite laminates of ELO matrix and slate fabrics are manufactured by Resin Transfer Molding (RTM) and the mechanical properties of the composite laminates are tested in tensile, flexural and impact conditions. The effects of different silane coupling agents on fiber-matrix interface phenomena are studied by scanning electron microscopy (SEM). As in other siliceous fibers, silane treatment leads to improved mechanical performance but glycidyl silane treatment produces the optimum results as the interactions between silanized slate fiber and epoxidized linseed oil are remarkably improved as observed by scanning electron microscopy (SEM).