UHMWPE/CF混编三维编织复合材料的弯曲性能

为获得最佳的混编排列方式，基于三维四向编织结构，以碳纤维(CF)和超高分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维为增强体，以环氧树脂(EP)为基体，采用真空导入工艺设计制备了三维编织UHMWPE/CF/EP复合材料，并研究了不同混编排列方式预制件复合材料的弯曲性能。结果发现：韧性UHMWPE纤维的加入改变了非混杂碳纤维三维编织树脂基复合材料的弯曲破坏模式，破坏模式呈现为塑性破坏特征；基于CF和UHMWPE纤维数量之比为1∶1的情况下，采用逐块排列混编方式的复合材料的弯曲性能最佳，较之逐束排列混编方式的复合材料提高24.28%。     

UHMWPE纤维针织物-环氧树脂复合材料的制备与性能

将等离子体处理前后的超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维针织物分别与环氧树脂在平板硫化机上进行复合,制作出UHMWPE纤维针织物复合材料,对其进行裁样,测试UHMWPE纤维针织物复合材料的拉伸、弯曲和压缩性能。结果表明:经等离子体处理后,复合材料的拉伸强度、弯曲强度均有较大提高,压缩强度有小幅增加。     

UHMWPE/PE复合材料的开发与性能研究

本文在阐述聚乙烯自增强复合材料(PE/PE)的涵义基础上,介绍超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维增强聚乙烯复合材料的制备原理和新产品的加工技术与工艺特点;试验测得复合材料的性能,验证了为改善复合材料性能而采用的几种UHMWPE纤维表面处理方法的有效性;同时证实了界面粘结是影响UHMWPE/PE复合材料性能的关键因素;最后就UHMWPE/PE复合材料界面粘结机理展开讨论,并概述了界面穿晶层的起源、形态和结晶结构研究的新进展.     

化学气相沉积PPy/UHMWPE纤维的研究

采用化学气相沉积制备了聚吡咯/超高相对分子质量聚乙烯(PPy/UHMWPE)纤维,测试了不同氧化剂浓度、不同沉积时间和温度下PPy/UHMWPE纤维的表面剪切强度,用扫描电镜、动态热机械分析仪、傅立叶变换红外光谱仪分析了PPy/UHMWPE纤维的表面形态、热机械性能和复合材料官能团的变化。结果表明:PPy均匀分布在UHMWPE纤维表面,UHMWPE纤维与PPy之间无化学键作用而是分子间作用力;随着氧化剂三氯化铁浓度的增加和吡咯沉积时间的延长,PPy/UHMWPE纤维表面剪切强度先增大后减小;随着处理温度的升高,PPy/UHMWPE纤维表面剪切强度先增大,当处理温度超过85℃时,其剪切强度则减小。     

UHMWPE 纤维表面形貌及表面含氧量表征

本文用低温等离子、液态氧化、电晕、紫外接枝聚合等方法对UHMWPE纤维进行了表面处理,并用扫描电镜和XPS对纤维的表面形貌和含氧量作了表征.结果表明,经表面处理后UHMWPE纤维表面变得粗糙,表面积增大,表面含氧量增加.     

超高分子量聚乙烯纤维液相氧化改性及其橡胶基复合材料制备

为了增强超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维与橡胶基体之间的界面粘结强度,采用高锰酸钾溶液对UHMWPE纤维进行表面处理,并将处理后的纤维加入到天然橡胶中制备短切UHMWPE纤维/橡胶复合材料。结果表明,高锰酸钾溶液处理可有效增加纤维表面粗糙度及表面含氧官能团含量,最佳改性工艺条件是:按照m(高锰酸钾)∶m(浓硝酸)=1∶30配置高锰酸钾溶液,在室温下将UHMWPE纤维放入上述溶液中处理1 min。与纯橡胶样品相比,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=0~6∶100范围内,随着处理后短纤维质量分数的增加,复合材料的硬度不断增大,最大增加量达到94%;复合材料的撕裂强度先增大后减小,在m(UHMWPE纤维)∶m(天然橡胶)=4∶100时达到最大值,最大增加量达到43%。     

偶联剂改性UHMWPE纤维表面性能的研究

选用硅烷偶联剂KH-550,KH-560和钛酸酯偶联剂NDZ-201作为表面改性剂,对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)冻胶纤维在萃取阶段进行表面处理,经干燥、超拉伸制得表面改性UHMWPE纤维。采用红外光谱仪、接触角测量仪测定了纤维的表面化学结构和表面润湿性能,采用单纤维树脂包埋-拔出法测定了纤维与树脂基体的界面剪切强度,比较了改性前后纤维的力学性能变化。结果表明:改性后纤维表面引入了极性基团,硅烷偶联剂KH-550对UHMWPE纤维的表面改性效果最好。采用质量分数为1%的硅烷偶联剂KH-550溶液处理后,纤维与环氧树脂间的界面剪切强度提高了87.8%,纤维的断裂强度和模量分别提高了6.9%和32.6%。     

电晕处理对UHMWPE纤维的性能影响

采用电晕连续处理超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维,通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)以及拉伸性能测试分析不同处理工艺对纤维性能的影响。结果表明:经过电晕处理后,纤维表面变得粗糙。处理功率为375 W,处理时间为180 s时,纤维红外光谱出现羰基、羟基伸缩振动峰,随着电晕处理时间和功率的增加,峰的强度基本保持不变;电晕处理降低了纤维的力学性能,处理功率为375 W时,随着处理时间的延长,纤维拉伸强度和断裂伸长均下降,处理时间为180 s时断裂强度下降了20%;处理时间为180 s,功率为525 W时,断裂强度为处理前的32%;电晕处理后,纤维与SEBS树脂的粘结强力均提高了67%。     

UHMWPE纤维的表面处理技术进展

详细介绍了超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维的表面改性方法、改性原理及改性效果,并提出了UHMWPE纤维的表面处理技术的新进展及展望。UHMWPE纤维的表面改性方法主要有氧化处理法、化学交联法、电晕放电法、辐照引发表面接枝法、等离子体处理法等;目前,电晕放电法已经应用于工业化生产,其他方法难以实现工业化;今后,硅烷偶联剂化学交联法有较好的工业化应用前景,采用两种或多种方法并用对UHMWPE纤维进行表面改性将会得到较好的发展。     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

纳米SiO2包覆SiC填充改性UHMWPE的热性能

采用纳米粒子表面包覆处理技术制备了纳米碳化硅/超高摩尔质量聚乙烯(SiC/UHMWPE)复合材料,并用傅立叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、热重分析(TG)和差示扫描量热(DSC)进行了测试表征。结果表明:纳米SiC经包覆处理后表面有一层均匀致密的SiO2,包覆处理能改善SiC在UHMWPE基体中的分散效果。当SiC质量分数为5%时,UHMWPE/SiC复合材料具有较高的耐热性能和热导率,这是由于纳米粒子包覆改性纳米SiC与UHMWPE基体均匀分散并形成良好的结合界面,增加了填料对UHMWPE的成核作用,提高其结晶度和耐热性能。     

改性方法对竹束纤维及其增强环氧树脂复合材料性能的影响

竹青束纤维(BGF)、竹肉束纤维(BMF)分别取自于竹材的竹青或竹肉部位,其微观结构及力学性能等有所差异,但业界关注甚少。为研究改性方法对两种纤维束性能及其增强树脂复合材料性能的影响,使用碱、碱/γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性处理竹纤维(BGF、BMF)为增强体,制备竹纤维/环氧树脂(BF/EP)复合材料,并通过红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、接触角、力学性能和扫描电镜(SEM)对竹纤维及复合材料的性能进行表征。结果表明,碱(NaOH溶液)处理时,BGF的拉伸强度在5%NaOH溶液处理时最高,提高了28.2%,BMF在1%NaOH溶液处理时达到最大,提高了30.1%;碱/KH550处理时,BGF、BMF的拉伸强度降低;BF/EP复合材料断面微观形貌表明碱、碱/KH550处理的界面性能提升,且其力学性能相比未改性的显著增强,其中碱处理的BGF/EP、BMF/EP复合材料拉伸强度分别提高了27.8%、15.9%,碱/KH550处理的则分别提高38.0%、21.2%;碱处理后BF/EP复合材料弯曲强度提升较大,改性BGF/EP、BMF/EP较未处理的分别提高14.4%、...     

UHMWPE纤维的表面改性及其在网式阻车器中的应用

本文简要介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的性能,总结了超高分子量聚乙烯纤维等离子处理法、氧化处理法、电晕放电处理法、辐射引发表面接枝处理等多种表面处理方法,讨论了这些表面处理方法对纤维增强复合材料粘结性能和本体力学性能的影响,分析了这些方法的处理效果、处理工艺等对实现连续化、工业化可行性的影响,并介绍了由UHMWPE纤维为原料制成的特种纤维网片在网式阻车器这个反恐领域的特殊应用。     

芳纶纤维/AFR树脂复合材料界面粘结性能的研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,以未经任何表面处理的芳纶纤维作增强材料,制备了芳纶纤维/AFR复合材料。采用测定表面能、接触角、层间剪切强度、横向拉伸性能和扫描电镜观察形貌等方法,从宏观和微观等方面研究了芳纶纤维/AFR复合材料的界面粘结性能。结果表明,AFR树脂与芳纶纤维有相近的表面能,AFR树脂溶液与芳纶纤维的接触角为42.8°,而环氧树脂(EP)与芳纶纤维的接触角为68°,说明AFR树脂对芳纶纤维的润湿性优于EP树脂;芳纶/AFR复合材料的层间剪切强度、横向拉伸强度和纵向拉伸强度分别为74.64MPa、25.34MPa和2256MPa,比芳纶/EP复合材料的相应强度分别提高了28.7%、32.5%和13.4%,其复合材料破坏面的形貌也说明芳纶纤维与AFR树脂之间的界面粘结性能较好。     

铬酸处理液对UHMWPE纤维性能的影响

利用自行研制的铬酸处理液对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行表面改性,并利用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FITR)和接触角、单丝强力试验对纤维的表面性能和强度的变化进行表征。结果表明,表面处理时间和表面处理温度是影响纤维处理后性能的重要因素,UHMWPE纤维的最佳表面处理时间为3mim,最佳表面处理温度为80～85℃。     

洋麻纤维的表面改性及其在聚丙烯基复合材料中的应用

采用碱处理、偶联剂处理以及碱–偶联剂复合处理对洋麻纤维进行表面改性,然后将其与聚丙烯(PP)纤维复合,采用非织造–模压工艺制备了PP/洋麻纤维复合材料。研究了上述3种表面改性方法对洋麻纤维强度及其复合材料弯曲与剪切性能的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)研究了洋麻纤维表面改性前后的形貌变化及其与PP基体之间的界面结合状况。结果表明,表面改性后洋麻纤维的拉伸强度均降低,但复合材料的弯曲强度及层间剪切强度均提高,表明这3种改性方法均提高了洋麻纤维与PP之间的界面结合强度;碱处理可去除纤维表面的果胶成分,使纤维束变得松散,使复合材料的弯曲强度及层间剪切强度分别较未表面改性时提高了21%和169%,但弯曲弹性模量降低了21%;偶联剂处理则使复合材料的弯曲强度,弯曲弹性模量和层间剪切强度较未表面改性时提高了23%,7%和160%;碱–偶联剂复合处理兼顾了碱处理和偶联剂处理的优点,使复合材料弯曲强度、弯曲弹性模量和层间剪切强度分别较未表面改性时提高了26%,18%和572%,综合性能最佳。SEM结果表明,碱–偶联剂复合处理后,复合材料中纤维与树脂之间的界面结合较好。     

不同表面处理对剑麻纤维/树脂基复合材料性能影响

通过红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)等多种表征手段,研究了纤维含量、纤维不同表面处理方法对剑麻纤维/树脂基片状模塑料(SMC)复合材料性能的影响。研究表明:当剑麻纤维质量分数为10.0%时,硅烷偶联剂KH-570处理的SMC复合材料拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高了24.65%,25.42%,33.26%,力学性能最佳。SMC复合材料SEM显示,经过表面处理的剑麻纤维与树脂基体之间的界面黏结更紧密,黏结性增强。此外,用KH-570处理的SMC复合材料热稳定性最佳。     

UHMWPE纤维表面的液态氧化法处理研究

采用 4种氧化处理液对国产超高相对分子质量聚乙烯 (UHMWPE)纤维进行表面处理 ,利用FTIR表征纤维化学成分的变化 ,采用SEM、接触角、单丝拔出实验表征纤维表面性能的改变 ,单丝强力表征处理方法对纤维强度的影响。结果表明 :85℃的铬酸处理液能够很好地改善纤维的表面性能。     

超高分子量聚乙烯纤维的表面处理及其复合材料的性能

超高分子量聚乙烯纤维（UHMWPE）具有优良的力学性能，但其表面具有惰性和光滑性；利用酸腐蚀、紫外接枝等方法对UHMWPE纤维进行表面改性处理；处理后进行单丝拔出试验，其拔出载荷可提高许多；以环氧树脂为基体采用模压成型工艺制备复合材料板材，不同表面处理的纤维增强环氧树脂复合材料的弯曲强度测试值相差较大，分析了材料弯曲强度变化的原因。     

紫外辐射接枝改性UHMWPE纤维表面的研究

采用紫外辐射接枝方法对超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维表面进行改性。探讨了单体种类及浓度、引发剂、抗氧剂、接枝方法等对UHMWPE纤维表面处理效果的影响,测试了以其作为增强材料的复合材料的层间剪切强度。结果表明:在有氧开放体系下,气相接枝效果好于液相接枝;丙烯酰胺单体的接枝效果优于其它单体;接枝率随接枝单体浓度和接枝时间的增加而增加。采用丙烯酰胺为接枝单体,在光强度为86μW/cm~2条件下,对UHMWPE纤维进行紫外辐射接枝改性,按照一定铺层方式制备的环氧基复合材料的层间剪切强度从未处理的14.59MPa提高到17.36MPa。