玄武岩纤维增强木塑复合材料的力学性能

研究了用短切玄武岩纤维(BF)增强木塑(WPC)复合材料(BF/WPC)体系中, BF的含量与BF/WPC力学性能之间的关系, 定性探讨了纤维增强机制。结果表明, 与WPC相比, 除断裂伸长率有所下降之外, BF/WPC的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度均有明显提高, 且这些性能取得最大值时BF的质量分数分别为15%~30%、15%~25%、20%~30%, 提高的幅度约为30%。提出了"弱端面"的定性假说, 由此解释了BF/WPC各项强度指标与增强纤维含量之间存在着最大值现象的原因。      

聚乙烯/杨木粉基木塑复合材料的性能研究

目的 研究硅烷偶联剂(KH-550)处理木粉以及微胶囊红磷(HP)阻燃对木塑复合材料(WPC)的性能影响.方法 以杨木粉、低密度聚乙烯(LDPE)、线性低密度聚乙烯(LLDPE)和HP为原料,采用二次共混造粒及注射模塑法,制备WPC,通过熔体流动速率(MFR)试验、拉伸试验、TGA谱图分析、Kissinger动力学分析和SEM显微观察研究WPC的性能.结果 采用KH-550处理木粉后,体系的MFR提高了0.01 g/min,拉伸时的最大位移提高了2.59 mm,HP的添加使WPC在分解5％和50％时的温度分别提高了18℃和54℃,KH-550和HP共改性的WPC在420～500℃(主要分解阶段)的表观活化能为153 kJ/mol.结论 采用KH-550处理杨木粉后,使体系的拉伸性能得到有效改善,在添加质量分数为10％的HP后,WPC的阻燃效果得到显著提高.     

循环挤出加工对木粉/高密度聚乙烯复合材料性能的影响

考察了高密度聚乙烯(HDPE)基木塑复合材料(WPC)在经过挤出机7次循环挤出后性能的变化情况,并加入抗氧剂四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯(1010),研究了1010在循环加工过程中对材料性能的影响。实验结果表明,WPC的力学性能会随着加工次数增加明显下降,弯曲、拉伸和冲击强度分别下降约16%、20%和25%。WPC的结晶度则先降低后上升,储能模量和复数黏度都会不同程度地降低,热重分析则显示填充相木粉和基体HDPE都只发生了有限降解。而1010的加入使WPC的弯曲和拉伸强度略有降低,但会使冲击强度升高3%~7%,使WPC的结晶度提高1%~8%,使WPC的吸水率增大1.5%~7%。     

SiO_2包覆改性纳米TiO_2粒子对聚丙烯拉伸流变性能和结晶行为的影响

为了探究光催化功能性聚丙烯(PP)纤维的可纺性及加工性能,首先以SiO2包覆改性纳米TiO2粒子(SiO2@TiO2)为添加剂,对PP进行共混改性。然后,用毛细管流变仪测试了SiO2@TiO2/PP共混熔体的拉伸流变性能,用XRD和DSC研究了SiO2@TiO2对PP性能的影响。结果表明:SiO2@TiO2/PP共混熔体属于拉伸变稀型流体。熔体的拉伸应力和拉伸黏度均随温度的升高而下降;拉伸黏度随添加剂用量的增加而增大,拉伸流动活化能随拉伸应变速率的提高而降低。SiO2@TiO2的加入不会明显改变PP的结晶结构,但会使结晶性能增强,当SiO2@TiO2的含量为4wt%时,共混熔体的结晶度比纯PP的高8.6%。SiO2@TiO2能使PP形成更为紧密的晶体结构,这对材料的性能具有重要影响。     

云母/聚丙烯共混物熔体的拉伸流变性能

采用双料筒毛细管流变仪和Haul-off牵伸设备, 研究了云母(Mica)/聚丙烯(PP)共混物在拉伸流场中的流变性能。结果表明: Mica/PP共混物熔体拉伸流动属于拉伸变稀型, 随着云母含量的增加, 熔体的表观拉伸黏度逐渐增大。熔体的拉伸应力和表观拉伸黏度均随温度的升高而下降。随着拉伸应变速率的提高, 熔体的拉伸应力增大, 表观拉伸黏度减小, 熔体拉伸流动活化能呈下降趋势。云母微粒的加入使聚丙烯熔体的拉伸模量明显增大, 但随着拉伸速度的提高, 共混熔体的拉伸模量下降显著。为了提高Mica/PP共混物的纺丝稳定性, 应严格控制好拉伸速度和加工温度。     

改性尼龙66初生纤维的制备及性能研究

采用PP-g-MAH与PA66进行共混改性,通过双螺杆挤出机制备改性尼龙66粒料,熔融纺丝后制备初生纤维。研究PP-g-MAH含量对共混物料流动性能,初生纤维热性能和拉伸性能的影响。研究结果表明,随着PP-g-MAH含量的增加,PA66/PP-g-MAH共混物样品的熔体流动速率逐渐减小,流动性变差;初生纤维的结晶度(Wc),熔点(Tm)和断裂强度先增大后减小。当PP-g-MAH含量为10%(质量分数,下同)时,结晶度,熔点和断裂强度达均达到最大值。其中结晶度为37.8%,熔点为263.87℃,断裂强度为4.31CN/dtex。     

凹凸棒石/弹性体协同改性聚丙烯

通过熔融共混法,制得了聚丙烯(PP)/硅烷偶联剂改性的天然凹凸棒石(OATT)/聚烯烃弹性体(POE)三元复合材料和PP/OATT、PP/凹凸棒石(ATT)二元复合材料,研究了复合材料的力学性能、流变性能和热性能。力学性能研究结果表明:在二元体系中,复合材料的拉伸强度随着ATT和OATT含量提高而提高,但是在相同凹凸棒石含量下,PP/OATT复合材料的拉伸强度提高更显著;PP/ATT复合材料的冲击强度与纯PP比较没有提高反而下降,而PP/OATT的冲击强度则随着OATT含量提高先增后降,并在OATT含量为1%时达到最大值。在PP/OATT/POE三元体系中,当固定PP/OATT比例为100/5时,POE含量达到5%,复合材料冲击强度为8.91KJ/m2,与未加POE体系相比提高了21.10%;当POE含量增加到15%时,复合材料冲击强度提高了44.80%,并且其拉伸强度基本得到保持,说明POE和OATT对PP具有明显的协同增韧增强效果。流变曲线分析表明,在低的剪切速率下,改性的凹凸棒石对PP复合材料的流动性能有较好改善。DSC分析结果表明,POE和OATT均能有效地促进PP结晶,并且OATT/POE二元组分对...     

PLA/PBAT/PCL生物降解复合材料的制备及其性能分析

以聚乳酸(PLA)和己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)为基材,聚己内酯(PCL)为相容剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/PCL复合材料,研究了所得复合材料的热性能、力学性能和流变性能。结果表明,当PCL含量为2%时,复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值;随着PBAT含量的增加,复合材料的熔融结晶温度Tc逐渐降低,而其初始热分解温度To先上升后下降;当PBAT的含量为15%时,To最大,其值为334.18℃。当PBAT含量从0增加到20%时,复合材料的冲击强度从3.26kJ/m2增加到7.07kJ/m~2,其断裂伸长率则从2.46%增加到118.22%;另外,随着PBAT含量的增加,复合材料的熔体弹性增加。     

聚乳酸/聚碳酸亚丙酯纺粘非织造布切片的制备与性能研究

将马来酸酐封端的聚碳酸亚丙酯(PPC)与聚乳酸(PLA)熔融共混,制备环境友好型纺粘非织造布切片料,并对上述切片料的拉伸性能、耐热性能、结晶性能以及流变性能进行了系统表征。结果表明:改性PPC对PLA的增韧效果显著。当改性PPC含量达到20%时,材料的断裂伸长率由纯PLA的2.3%升高至74.9%的最大值。同时,材料的拉伸强度降低幅度较小。上述切片的耐热性能以及熔体流动性能较好,可满足纺粘非织造布纤维成型的工艺要求。     

不同峰形高密度聚乙烯的结构与性能

采用高温凝胶色谱法研究了不同分子量分布的高密度聚乙烯(HDPE),并对各自的流变性能、热性能和力学性能进行了研究。结果表明,分子量及其分布是决定树脂性能的主要因素,低分子量部分含量越多,结晶度越大。熔体流动速率(MFR)与重均分子量(-Mw)成反比,重均分子量越大,对剪切速率越敏感。分子量分布指数(PI)越大,拉伸强度越高,但冲击性能下降。     

高分子固化剂-玄武岩纤维/砂土复合材料强度特性

通过单轴抗压、快速剪切和抗拉试验,对高分子固化剂（PCA）-玄武岩纤维/砂土复合材料（Sand mixed with polymers and basalt fiber,PBS）的强度特性进行较深入的研究,对比分析了高分子固化剂含量、玄武岩纤维含量（与砂的质量比）和砂土密度对复合砂土材料强度的影响,并结合试验结果和SEM分析了PCA-BF/砂土的强度增强机制。试验结果表明:PCA-BF/砂土的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度与纯砂土相比均有明显增强,且残余抗压强度随高分子固化剂含量增大而不断提高;随着高分子固化剂含量和玄武岩纤维含量增加,PCA-BF/砂土强度先快速增大,当PCA和纤维含量分别达到3%和0.6%时增幅变缓;随砂土密度的增大,PCA-BF/砂土的抗压强度和抗剪强度持续增大,而抗拉强度先减小后增大再减小,在砂土密度为1.55 g/cm3时达到最大抗拉强度。高分子固化剂能够在砂粒之间形成空间网络,使分散的砂土颗粒连接成为一体,且纤维与土体混合后能够起到拉筋作用,从而共同作用有效改善了复合砂土材料的强度特性。      

Mechanical,thermal expansion,and flammability properties of co-extruded wood polymer composites with basalt fiber reinforced shells

Basalt fiber (BF) filled high density polyethylene (HDPE) and co-extruded wood plastic composites (WPCs) with BF/HDPE composite shell were successfully prepared and their mechanical, morphological and thermal properties characterized. The BFs had an average diameter of 7 μm with an organic surfactant surface coating, which was thermally decomposed at about 210 °C. Incorporating BFs into HDPE matrix substantially enhanced flexural, tensile and dynamic modulus without causing a noticeable decrease in the tensile and impact strength of the composites. Micromechanical modeling of tensile properties for the BF/HDPE composites showed a good fit of the selected models to the experimental data. Compared to neat HDPE, BF/HDPE composites had reduced linear coefficient of thermal expansion (LCTE) values. The use of the pure HDPE and BF/HDPE layers over a WPC core greatly improved impact strength of core–shell structured composites. However, the relatively less-stiff HDPE shell with large LCTE values decreased the overall composite modulus and thermal stability. Both flexural and thermal expansion properties were enhanced with BF reinforced HDPE shells, leading to well-balanced properties of core–shell structured material. Cone calorimetry analysis indicated that flammability performance of core–shell structured composites was improved as the BF content increased in the shell layer.     

玄武岩纤维含量对玄武岩纤维/聚乳酸-铝合金复合材料连接强度的影响

为了提高聚乳酸（PLA）与铝合金的连接强度,采用在PLA中添加玄武岩纤维（BF）获得BF/PLA复合材料的方式对PLA进行增强。利用转矩流变仪对干燥处理后的PLA及BF进行密炼,利用光纤激光器对铝合金表面进行毛化处理。采用平板硫化机对BF/PLA复合材料和处理后铝合金进行连接成型,测试其拉伸强度,对失效后断面进行分析。结果表明:随着BF质量分数的增加,BF/PLA-铝合金连接强度先增强后降低,BF质量分数的增加影响了BF/PLA复合材料的结晶成核。结合试验获得的结果,建立有限元分析模型进行数值模拟,结果显示所建立的模型能够准确还原BF/PLA-铝合金拉伸过程。      

植物纤维增强LDPE复合材料的性能研究

以纸纤维和低密度聚乙烯（LDPE）为原料,经配方改性后,利用双螺杆挤出机共混挤出造粒,最后注塑成型复合材料试样。研究了纸纤维的用量、相容剂LDPE-g-MAH的用量及发泡剂AC的用量对该复合材料力学性能的影响。结果表明：纸纤维添加质量分数为40%～50%时,复合材料的拉伸性能最佳,弯曲强度较好;LDPE-g-MAH的加入提高了复合材料的力学性能,且当LDPE-g-MAH添加质量分数为5%时,复合材料的综合性能较好;发泡后复合材料的密度下降,但冲击强度、拉伸强度、弯曲强度都有不同程度的提高,当AC添加质量分数为3%时,复合材料的综合性能较佳。     

玄武岩纤维对喷射混凝土力学性能及微观结构的影响机制

通过力学性能实验研究了玄武岩纤维（BF）对玄武岩纤维/喷射混凝土（BF/SC）基本力学性能及韧性的影响规律,同时借助扫描SEM及核磁共振（NMR）实验对BF/SC的微观结构进行研究。结果表明:添加BF可以显著提高BF/SC的抗压强度、劈裂抗拉强度和抗弯强度;相较于素SC,掺量为3 kg/m3及7.5 kg/m3的BF/SC抗弯试块韧性较好,其能量吸收能力分别为素SC的2.42倍和2.69倍。BF在SC内部具有较好的分散性,与SC基体界面粘结性较好。适量BF有效地抑制了大体积孔隙的生成,其中掺量为3 kg/m3的BF/SC大孔径孔隙占比仅为0.25%,但过多BF掺入会导致纤维结团及孔隙率增加,因此在本文实验条件下纤维掺量为3 kg/m3时BF/SC性能最好。      

Atmospheric pressure glow discharge plasma polymerization for surface treatment on sized basalt fiber/polylactic acid composites

This study evaluates the effects of atmospheric pressure glow discharge plasma polymerization on basalt fiber to the properties of basalt fiber/polylactic acid composite. Plasma exposure time was the object of interest so the basalt fiber was exposed to the glow for 0.5, 1.5, 3, 4.5, and 6 min, respectively. Characterization was conducted on the plasma polymerized fibers by identifying the molecular bonds and surface morphology. Properties (mechanical and thermal) and water absorption behavior of the fabricated composites were tested. Plasma exposure time on BF affected mechanical properties of its BF/PLA composite, showing a decline in mechanical properties until the BF was plasma polymerized beyond 1.5 min. Optimum plasma polymerization on BF was for 4.5 min of plasma exposure time where the composite’s strength and modulus were 45% and 18% higher, respectively, compared to those of untreated one.     

稀土改性对玄武岩纤维增强氰酸酯树脂复合材料性能的影响

采用自制稀土改性剂改性玄武岩纤维（La-BF）布增强双酚A型二氰酸酯（BADCy）制备了La-BF/BADCy复合材料。采用SEM和FTIR分析了改性对BF表面产生的影响,TG分析研究了改性对BF/BADCy复合材料热稳定性的影响,使用电子万能试验机研究改性对不同质量分数的BF/BADCy弯曲性能的影响,通过阻抗分析仪分析了改性对La-BF/BADCy复合材料介电性能的影响。结果表明,改性减少了BF的表面缺陷,并引入了结晶状凸起,有利于提高BF/BADCy复合材料的界面性能;通过改性提高了BF/BADCy复合材料的热稳定性,初始分解温度提高了145℃;当BF的质量分数为12wt%时,改性使BF/BADCy复合材料弯曲模量提高到4.19 GPa,弯曲强度达到110 MPa以上。在1 MHz~3 GHz范围内,La-BF/BADCy复合材料的介电常数稳定在1.9左右。因此稀土改性是一种能够有效提高BF/BADCy复合材料弯曲性能、热稳定性及介电性能的表面改性方法。      

The Strain Rate Effect on the Compression Properties of Basalt/Carbon Fiber Reinforced Composites

Applied Composite Materials - Adding a basalt fiber layer (BF) to carbon-Fiber-reinforced plastic (CFRP) material can effectively improve its extensibility. In the work described in this study, a...     

酸刻蚀对玄武岩纤维表面偶联剂吸附量及纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

纤维与树脂的复合需要有一个良好的界面相,以便能将载荷从基体有效地传递给增强纤维,纤维表面改性处理是达到这一要求的主要方法。采用盐酸刻蚀法对玄武岩纤维（BF）表面进行处理,讨论了酸刻蚀对纤维单丝拉伸性能、表面硅烷偶联剂吸附量的影响以及盐酸浓度对BF/环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明：纤维的单丝拉伸强度随着盐酸浓度的升高呈加速下降趋势;1 mol/L盐酸处理后的纤维表面对硅烷偶联剂KH550的吸附量最大;1 mol/L盐酸刻蚀后再经硅烷偶联剂KH550处理的纤维制成的BF-KH550/环氧树脂复合材料的弯曲性能、拉伸性能和层间剪切强度最优。