碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料的力学性能

为了改善超高分子量聚乙烯(PE-UHMW)的加工性能,提高其力学性能,以木粉和碳纤维为填料,制备了高填充量碳纤维增强PE-UHMW/木粉复合材料。研究了碳纤维含量对PE-UHMW/木粉复合材料弯曲性能、拉伸性能及动态热机械性能的影响。研究结果表明,加入碳纤维可提高PE-UHMW/木粉复合材料的弯曲强度及拉伸强度。拉伸强度和弯曲强度都随着碳纤维的含量的增加呈现出先增加后减小的趋势。当碳纤维质量分数为3%时,弯曲强度达到最大值,为25.2 MPa,比未加碳纤维时提高了46.5%。当碳纤维质量分数为2%时,弯曲强度达到最大值,为38.4 MPa,比未加碳纤维时提高了27.1%。随着碳纤维含量的增加,复合材料的储能模量显著提高。碳纤维的加入使复合材料的损耗因子峰值增大。     

碳纤维改性HA/PMMA生物复合材料力学性能的研究

采用原位合成与溶液共混相结合的方法,制备了短切碳纤维增强纳米羟基磷灰石(HA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)生物复合材料。研究了碳纤维的含量和长度对HA/PMMA复合材料结构和力学性能的影响。采用万能材料试验机和扫描电子显微镜对复合材料的力学性能及断面的微观形貌进行了测试和表征。结果表明:碳纤维在HA/PMMA复合材料中分布均匀,有效提高了复合材料的力学性能;碳纤维含量为4%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、压缩强度和弹性模量等均达到最大值;复合材料的断裂伸长率随碳纤维含量的增加而减小;当碳纤维含量一定时,随其长度的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弹性模量均增加,但断裂伸长率降低。     

纤维状态对碳纤维-铜基复合材料性能的影响

以电解铜粉和碳纤维等为原料,采用冷压烧结法制备碳纤维-铜基复合材料并研究了纤维质量分数、纤维长度以及纤维电镀等对其性能的影响。结果表明,1)碳纤维-铜基复合材料的相对密度和导电性能都随着纤维质量分数的增加不断下降,强度和耐磨性却随着纤维质量分数的增加先上升后下降,当碳纤维质量分数在3.0%~4.5%之间时,复合材料具有较好的综合性能。2)随着纤维长度的增加,碳纤维-铜基复合材料的相对密度、导电性和耐磨性等会由于孔隙率的升高和界面结构变差而下降,强度却随着纤维长度的增加而先上升后下降。3)与预镀镍相比,采用碳纤维预镀铜的方法制备的碳纤维-铜基复合材料,导电性能提高,机械性能下降。     

碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能研究

选取3种不同规格的短切碳纤维(CF),分别通过挤出注塑的方法制备了不同CF填充量的聚丙烯/碳纤维复合材料(PP/CF),并对其力学性能、熔体流动性能、硬度和热稳定性等性能进行了表征研究。结果表明,相比长度为0.5mm的CF和粒径为74μm的CF粉,长度为7mm的CF更能显著提高复合材料的拉伸强度、弯曲强度和冲击强度,但会降低材料的断裂伸长率;3种CF的加入都会降低复合材料的熔体流动速率,且填充量越大,降低效果越明显;3种CF都能提高材料的硬度,填充量越大,硬度越大;另外,CF能改善材料的热稳定性,CF对复合材料的熔融温度影响不明显,但能提高其结晶温度。     

基于生态修复的碳纤维复合材料制备与性能研究

采用熔融浸渍工艺制备了基于生态修复的碳纤维复合材料,研究了碳纤维质量分数对CCF/PA6复合材料物相组成、动态力学性能、热稳定性和拉伸性能的影响。结果表明：纯PA6含有α和γ晶型;CCF/PA6复合材料中只存在γ衍射峰,α衍射峰基本消失;不同碳纤维质量分数的CCF/PA6复合材料的储能模量、玻璃化转变温度、初始结晶温度、结晶峰温度、初始结晶温度都相对纯PA6有所增加,结晶结束时间缩短。相较于纯PA6的拉伸强度(71 MPa),而不同碳纤维质量分数的CCF/PA6复合材料的拉伸强度相对PA6都有不同程度地提高;随着碳纤维质量分数的增加,CCF/PA6复合材料的拉伸强度先增大后减小,在碳纤维质量分数为45%时取得最大值987 MPa。基于生态修复的CCF/PA6复合材料中适宜的碳纤维添加量为45%。     

短碳纤维增强3D打印用光敏树脂及力学性能分析

采用短碳纤维与聚丙烯酸光敏树酯乳液混合,制备了3D打印用光敏基体材料。考察了试样截面、增强后样条的力学性能,同时考察了短纤维长度和添加量对材料力学性能的影响。研究结果表明:增强后的试样截面短碳纤维分散较均匀。在短碳纤维长度为3 mm、添加量为w(短碳纤维)=5%(相对于总质量而言)的条件下,试样拉伸强度最高为39 MPa,比增强前提高了77%;压缩强度为75 MPa,提高了27%。弯曲强度随碳纤维含量的增加而降低。     

磨碎碳纤维增强环氧树脂复合材料的性能研究

利用两种不同的磨碎碳纤维粉体(CFP)填充环氧树脂(EP),通过熔融共混制备了EP/CFP复合材料。研究了CFP含量、长度与复合材料导电性能、力学性能和热稳定性能的关系,并考察了材料断口形貌。研究表明:P-100型CFP填充的质量分数为25%时,EP/CFP材料的体积电阻率为1.34×106Ω·cm;拉伸强度、拉伸弹性模量、冲击强度和弯曲强度较EP分别提高了124%、186%、98.7%和66.7%,同时材料的热稳定性也略有提高。     

碳纤维增强酚醛树脂/石墨双极板复合材料性能及其界面结合

以碳纤维、酚醛树脂以及石墨为原料通过热模压成型得到一种质子交换膜燃料电池双极板材料。研究了碳纤维的处理方式、含量以及长度对复合材料导电性能与弯曲强度的影响,以及复合材料的界面结合。结果表明经过液相处理10 h的碳纤维能有效引进羟基等官能团,改善材料间的界面结合,增强效果较为明显;复合材料的性能随碳纤维含量的增加,出现先增大后减小的趋势;随着碳纤维长度的增大,复合材料性能出现最大值时的碳纤维含量有下降的趋势;利用经过液相处理10 h,含量为3%、长度为10~15 mm碳纤维对复合材料进行增强时,复合材料的弯曲强度与电导率最佳,其值分别为63.6 MPa1、75.4 S/cm。     

短切碳纤维对聚苯腈/碳纤维复合材料性能的影响

利用碳纤维（CF）增强聚苯腈（PN）树脂制备一系列PN/CF复合材料,利用万能试验机和动态热机械分析仪（DMA）,研究短CF含量、长度与偶联剂种类对PN树脂力学性能的影响。结果表明,采用苯基三乙氧基硅烷作为偶联剂时力学性能和热稳定性达到最佳水平,相较于未经偶联剂改性PN/CF复合材料的储能模量提高了22.2%,热失重5%温度（Td5%）提高了33.1%;随着CF掺杂量的增加,材料力学性能呈现先增大后减小趋势,在0.3%（质量分数,下同）时获得了最优异力学性能,相较于PN树脂,其弯曲强度提高了38.4%,弯曲模量提升了97.7%;CF长度为6 mm时材料的弯曲强度和储能模量优于CF长度为3 mm时的材料。     

碳纤维增强尼龙6复合材料的研究

研究了尼龙6的相对黏度对碳纤维增强复合材料的力学性能及其结构的影响。结果表明:碳纤维增强尼龙6复合材料的力学性能随尼龙6的相对黏度增加大而降低。碳纤维的质量分数为15%时,相对黏度为2.7的尼龙6的复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别为179.6和11014 MPa;而相对黏度为2.0的尼龙6复合材料的拉伸强度和拉伸模量分别为220和14521MPa,分别提高了22.5%和31.8%。扫描电镜表明:碳纤维在不同尼龙6基体的复合材料中分散都比较均匀,复合材料断裂为纤维拔出断裂方式。     

聚氨酯/13X分子筛复合材料的制备

采用预聚法制备了聚氨酯(PU)/13X分子筛复合材料。考察了在两种硬度下,分子筛含量对聚氨酯弹性体力学性能、耐溶剂性能的影响。结果表明,随着分子筛质量分数的增加,复合材料的拉伸强度、撕裂强度均呈上升趋势。当分子筛质量分数为5%、邵A硬度为70时其复合材料拉伸强度为31 MPa,撕裂强度达48.7 kN/m;当分子筛质量分数为5%、邵A硬度为80时其复合材料拉伸强度为42 MPa,撕裂强度达最大值61 kN/m。随着分子筛质量分数的增加,2种复合材料的溶胀度也有不同程度的下降。DSC分析表明,分子筛使PU/13X复合材料的结晶形态发生了改变,提高了其耐热温度。     

碳纤维布/玻纤布增强聚氨酯复合材料的研究

以聚氨酯为基体树脂,分别以碳纤维布、玻璃纤维布和这两种纤维布交替铺叠作为增强材料,采用真空辅助灌注成型工艺制备了4种复合材料.考察了纤维布的铺层结构对复合材料的弯曲、拉伸和冲击性能的影响.结果显示,复合材料的拉伸模量和弯曲模量随碳纤维含量增加而增加,冲击强度则降低.分别采用TGA、DMA和SEM对复合材料的热性能、界面...     

PTMG／TDI型聚氨酯弹性体的制备及力学性能研究

以聚四氢呋喃醚二醇（PTMG）、2,4-甲苯二异氰酸酯（TDI）、3,3’-二氯-4,4’-二胺基二苯甲烷（MOCA）或3,5-二甲硫基甲苯二胺（E-300）为主要原料,采用预聚体法合成浇注型聚氨酯弹性体（PUE）。分析了预聚体NCO基含量、PTMG软段相对分子质量、两种扩链剂以及扩链系数对PUE力学性能的影响。结果表明,随着预聚体NCO基含量增加,PUE的硬度、拉伸强度、300％定伸应力和撕裂强度提高,扯断伸长率下降,扯断永久形变发生微小变化;随着软段相对分子质量的不断提高,PUE的硬度、拉伸强度、300％定伸应力和撕裂强度缓慢下降,而扯断伸长率和扯断永久形变升高;在其它条件相同时,扩链剂E-300与MOCA相比,综合力学性能较好。     

Interpenetrating polymer networks of polyurethane and furfuryl alcohol,IIa. Processability and properties of pultruded fiber-reinforced composites

A feasibility study of pultrusion of fiber-reinforced polyurethane/furfuryl alcohol (PU/FA) interpenetrating polymer/network IPN composites has been made. From the viscosity study, it was found that the pot life of the PU/FA IPN prepolymers increased with PU content and showed high reactivity at elevated temperature. It was confirmed from the morphological study that the wetting of fibers by the PU/FA IPN resins was improved with PU content. The appearance of the tensile failure surfaces of the pultruded glass fiber-reinforced PU/FA IPN composites showed “hackle patterns” for PU contents below 15 phr. The mechanical property study shows that the tensile strength of pultruded PU/FA IPN composites is the highest when the PU content is 5 phr. However, the flexural strength, flexural modulus and HDT decreased with PU content. The mechanical properties of various fiber-reinforced (glass, carbon, and Kevlar 49 aramid fiber) pultruded PU/FA IPN composites increased with fiber volume content.     

The thermal and mechanical properties of a polyurethane/multi-walled carbon nanotube composite

A polyurethane/multi-walled carbon nanotube elastomer composite was synthesized. The microstructure of the composite was examined by field-emission scanning electron microscopy and transmission electron microscopy. The thermal and mechanical properties of the composite were characterized by dynamic mechanical thermal analysis, thermogravimetric analysis and tensile testing. The chemical linkage of carbon nanotubes with polyurethane matrix was confirmed by Fourier transform infrared spectra. The study on the structure of the composite showed that carbon nanotubes could be dispersed in the polymer matrix well apart from a few of clusters. The results from thermal analysis indicated that the glass transition temperature of the composite was increased by about 10 °C and its thermal stability was obviously improved, in comparison with pure polyurethane. The investigation on the mechanical properties showed that the modulus and tensile strength could be obviously increased by adding 2 wt% (by weight) CNT to the matrix.     

石墨／聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

采用原位插层聚合,通过预聚体法合成石墨／聚氨酯弹性体（PUE）复合材料,经X-射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）测试表明,石墨在聚氨酯弹性体中的分散性和相容性较好;当石墨质量分数小于15％时,随着石墨含量增加,PUE复合材料的拉伸强度、300％定伸强度、撕裂强度和扯断伸长率不断升高;石墨质量分数进一步增加到30％时,其相关力学性能又开始下降,硬度稍有增加。综合分析,PUE复合材料表现出较好的力学性能。     

玻璃纤维增强MC尼龙力学性能的研究

用玻璃纤维对MC尼龙复合材料进行改性,研究了玻璃纤维含量及长度对MC尼龙复合材料力学性能的影响。结果表明:玻纤含量50%的MC尼龙同玻纤含量40%的MC尼龙相比,冲击强度、拉伸强度、弯曲强度分别提高29.63%、5.43%,6.47%;MC尼龙复合材料的拉伸强度、弯曲强度及冲击强度随玻璃纤维长度的增长而增加,玻纤的长度越长,MC尼龙复合料力学性能提升效果越好;MC尼龙复合材料弯曲强度与玻纤重均长度为正相关关系,随着玻纤重均长度增大而增大。     

高强度聚乙烯纤维绳索的制备研究

研究了纤维的捻度及浸胶处理对超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)纤维力学性能及摩擦磨损性能的影响。结果表明 ,UHMWPE纤维的断裂强力随着纤维捻度的增加而减小 ,纤维浸胶处理后的断裂强力增大 ;当UHMWPE纤维中改性氯丁胶粘剂或聚氨酯胶粘剂的含量为 6%时 ,其断裂强力分别增加 17.2 %或 13 .9% ,聚氨酯胶粘剂处理过的UHMWPE纤维的耐摩擦磨损性能最好。     

The Mechanical and Tribological Properties of Anodic Oxidation Treatment Carbon Fiber-Filled PU Composite

The interfacial adhesion of the carbon fiber (CF) reinforced polyurethane (PU) composite was improved by the means of anodic oxidation treatment. The mechanical and reciprocating sliding wear properties were studied and results showed that the anodic oxidation treatment have definitely improved the mechanical strength. And the wear and the friction coefficient of PU decreased with the addition of CF. The friction coefficients of anodic oxidation treated CF/PU composites are lower than those of PU and CF/PU composite. The interfacial adhesion between the CF and PU dominated the main wear mechanisms.