甘蔗渣纤维增强可降解复合材料的制备与弯曲模量的预测

利用压制成型制备了甘蔗渣纤维增强可降解复合材料,分析了纤维的热分解性能,研究了纤维含有量和纤维长度对材料弯曲模量的影响,利用Cox剪滞法和材料的结构特点,探讨了一种新的修正模型对弯曲模量的预测。实验表明,随着纤维含有量和纤维长度的增加,材料弯曲模量呈递增趋势。扫描电镜的观察显示了甘蔗渣纤维的横断面呈现蜂窝状结构,成型后受到压缩而变得致密,导致了弯曲模量的提高。预测结果表明,导入了纤维压缩率的修正模型的理论计算值与实验值取得了良好一致。     

甘蔗渣的碱处理对其纤维增强全降解复合材料的影响

利用压制成型的方法制备了甘蔗渣纤维增强全降解复合材料, 探讨了碱处理对材料性能的影响。结果表明, 1 %碱液处理后材料的力学性能得到了提高。碱处理后纤维的分解细化和表面优化改善了纤维/ 基材的粘结性能, 从而使材料力学性能得到提高。而且, 处理后纤维拉伸强度和长径比的增大以及纤维缺陷的降低也会增强材料性能。      

洋麻增强复合材料的开发和应用

洋麻以其价廉质轻、纤维拉伸强度高和产量高等特性而广泛应用于各种环保领域。文中综述了近年来洋麻增强复合材料的研究开发,介绍了洋麻秆芯和其韧皮纤维增强复合材料的制备成型方法、力学性能和应用,并展望了该类复合材料的未来发展趋势。     

纤维/聚合物泡沫复合材料的增强机理及模量预测

主要概述了纤维/聚合物泡沫复合材料性能的影响因素,总结了纤维的增强机理,讨论并分析了应用Halpin-Kerner模型及其修正公式进行模量预测的可行性及与实测值存在偏差的原因,最后指出采用有限元建模将能考虑到更多的影响因素,模量预测结果更为接近实验结果。     

短纤维增强树脂基复合材料强度和模量的各向异性

研究了短纤维增强聚合物复合材料(SFRP)的强度和模量的各向异性。纤维的平均长度l_(mean)对纤维增强有效因子有很大的影响。在Φ=0°,纤维增强有效因子随着l_(mean)的增加而增加;当Φ=90°,纤维有效因子在Θ不太大时随着l_(mean)增加而增加,当Θ很大时,纤维有效因子值变成零。θ_(mean)对纤维有效因子也有很重要的影响。在Φ=0°,Θ不太大(<40°)时,纤维有效因子随着θ_(mean)增加而减小;而当Θ很大(>50°)时,则随着θ_(mean)的增加而增大。在Φ=90°,Θ不太大时,纤维有效因子随着θ_(mean)增加而减小;而当Θ很大时,纤维有效因子值为零。模式纤维长度对复合材料的强度无明显影响。大l_(mean)对应高的复合材料模量。当Θ接近60°时,平均纤维长度对模量的影响不大。模式纤维长度对模量的影响相对比较小,而对于一个很小的l_(mean),影响则比较明显。当Θ很小时,θ_(mean)值越小,模量值越高;相反,Θ很大时,θ_(mean)值越小,模量值越低。     

超高模量聚乙烯纤维复合材料的制备与性能研究

研制了用于UHMPE纤维表面处理的连续化学处理装置.将经过处理的UHMPE纤维与环氧树脂体系制备成复合材料.用复合材料的短梁剪切强度评价纤维处理效果.测定了复合材料的压缩性能、弯曲性能和冲击性能(包括平面冲击、缺口与非缺口冲击).结果表明,UHMPE纤维复合材料的韧性极好,虽然其刚度较低,压缩强度与弯曲强度较差.这种复合材料的失效模式主要是纤维与基体的脱粘、分层、纤维屈曲和大变形,而不是纤维的断裂.     

超高模量聚乙烯纤维-碳纤维混杂复合材料冲击性能的研究

本工作以平面Charpy冲击、缺口与非缺口Charpy冲击全面地研究了本实验所制备的超高模量聚乙烯(UHMPE)纤维-碳纤维混杂增强环氧复合材料的冲击性能。同时根据试样在冲击过程中的载荷-时间曲线以及试样在冲击破坏后的形貌对该类混杂复合材料的冲击破坏过程与冲击破坏模式进行了分析。结果表明,将UHMPE纤维与碳纤维相混杂,复合材料的冲击性能呈现出明显的正混杂效应。     

纤维增强CBT树脂基复合材料研究进展

介绍了环形对苯二甲酸丁二醇酯（CBT）的性能特点及其应用,综述了纤维增强CBT树脂基复合材料的国内外研究现状,包括制备工艺、力学性能以及应用等,并对其在复合材料领域的发展进行了总结与展望。     

混杂比对碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料弯曲性能的影响

将玄武岩纤维置于混杂铺层的压缩侧,研究了碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料的弯曲性能及混杂比对其弯曲性能的影响。通过对试样进行三点弯曲试验得到了材料的弯曲性能,并通过扫描电子显微镜观察材料的失效模式。与纯碳纤维增强环氧树脂基复合材料相比,当混杂比为16.7%和33.3%时,混杂复合材料的弯曲强度明显提升,弯曲强度分别提高12.4%和15.2%,但是其弯曲模量随着混杂比的提升而降低。混杂后的材料及玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的失效位移都高于碳纤维增强环氧树脂基复合材料,断裂韧性明显提升。从侧面观察可以发现不同铺层在压缩侧、拉伸侧和中间层有不同的失效形式。      

热塑性酚醛树脂对碳纤维环氧树脂基复合材料性能的影响

利用热重分析(TGA)、扫描电镜(SEM)和三点短梁法对添加不同含量的热塑性酚醛树脂(PF)的复合材料体系改性效果进行了研究,考察了不同含量的酚醛树脂对固化体系力学性能及热性能的影响.结果表明,随着酚醛树脂含量的增加,碳纤维环氧树脂基复合材料(CFRP)的弯曲强度和弯曲弹性模量呈递减趋势;层间剪切强度(ILSS)呈现先增加后减小的趋势,当酚醛树脂的含量为20%时,层间剪切强度达到111.31MPa,提高约7%;热稳定性较其它含量时高,复合材料体系的综合性能最好.     

Characteristics of continuous unidirectional kenaf fiber reinforced epoxy composites

Kenaf fibers generally has some advantages such as eco-friendly, biodegradability, renewable nature and lighter than synthetic fibers. The aims of the study are to characterize and evaluate the physical and mechanical properties of continuous unidirectional kenaf fiber epoxy composites with various fiber volume fractions. The composites materials and sampling were prepared in the laboratory by using the hand lay-up method with a proper fabricating procedure and quality control. Samples were prepared based on ASTM: D3039-08 for tensile test and the scanning electron microscopy (SEM) was employed for microstructure analysis to observe the failure mechanisms in the fracture planes. A total of 40 samples were tested for the study. Results from the study showed that the rule of mixture (ROM) analytical model has a close agreement to predict the physical and tensile properties of unidirectional kenaf fiber reinforced epoxy composites. It was also observed that the tensile strength, tensile modulus, ultimate strain and Poisson’s ratio of 40% fiber volume content of unidirectional kenaf fiber epoxy composite were 164 MPa, 18150 MPa, 0.9% and 0.32, respectively. Due to the test results, increasing the fiber volume fraction in the composite caused the increment in the tensile modulus and reduction in the ultimate tensile strain of composite.     

亚麻落麻纤维增强可降解复合材料的拉伸强度预测

采用非织造结合热压成型工艺制备了亚麻落麻纤维增强聚乳酸(PLA)基可降解复合材料(亚麻落麻/PLA),研究了纤维体积分数对材料拉伸强度的影响,并利用 Kelly-Tyson拉伸强度预测模型及相关修正理论,提出了非连续植物纤维增强可降解复合材料(D-NFRBC)强度预测模型,该模型考虑了纤维长度、取向角、直径、强度概率分布及材料界面剪切强度与材料中纤维临界长度、纤维极限拉伸强度三者间制约关系对复合材料强度的影响。结果表明;亚麻落麻/PLA拉伸强度在纤维体积分数为39.6%时达到最大,应用本文建立的强度预测模型所得亚麻落麻/PLA拉伸强度预测值与实验值吻合良好。     

Deformation of laminated epoxy composites reinforced with high-strength fibers

We study the elastic deformation behavior of laminated epoxy composites reinforced with unidirectional carbon fibers and satin-woven glass fabric. The efficiency of various experimental procedures of determination of averaged elastic characteristics of laminates is analyzed. The effect of decreasing the test temperature to 77 K on the mechanical behavior of the above-mentioned materials is studied. The possibility of predicting stiffness and compliance parameters of unidirectional or satin-woven fabric composites is discussed. __________ Translated from Problemy Prochnosti, No. 1, pp. 41–57, January–February, 2006.     

高模碳纤维细观力学分析

将碳纤维视为由微晶和无定型碳所构成的二相复合材料,以Mori-Tanaka方法研究了碳纤维微观结构对弹性模量的影响。对四种高模碳纤维M35JB、M40JB、M46JB及M55JB的微观量进行了测量。微晶的长细比由XRD实验测得,碳纤维石墨化程度由拉曼光谱分析得到。影响碳纤维弹性模量的因素包括:微晶的长细比、体积分数及取向度。通过计算细观力学模型得到了四种高模碳纤维的微晶体积分数。研究发现:碳纤维石墨化程度越高,微晶体积分数越大。碳纤维弹性模量随着微晶取向度、体积分数和长细比的增加而增加,且对这三种因素做了比较,微晶取向度和体积分数对弹性模量的影响高于微晶长细比对弹性模量的影响,只有当微晶取向度接近100%时,其对弹性模量的影响才有可能被微晶长细比超越。微晶取向度和体积分数增加的最初阶段,取向度对弹性模量的影响较大,随着两影响因素的增加,取向度对弹性模量的影响最终被体积分数超越。     

利用外方内圆模型预测单向连续纤维增强树脂基复合材料的横向弹性模量

为了对连续纤维增强树脂基复合材料的横向弹性模量进行较高精度的解析计算,利用代表性体积单元横截面为正方形基体包裹圆形纤维的外方内圆模型,采用先并联后串联和先串联后并联的两种计算方式进行公式推导,借助于Mathematica软件进行符号积分运算,获得了横向弹性模量的2组解析解,将其中间值作为预测值,给出了预测值的近似公式,并与一组实验数据进行了比较。研究表明,外方内圆模型能较好地反映客观实际,利用Mathematica软件可以解决计算困难的问题;将解析解的中间值作为横向弹性模量的预测值,与一组实验数据比较,显示解析计算的相对误差基本在10%以内;给出的近似公式形式简单,且其曲线能较好地吻合中间值曲线,在纤维体积分数小于75%的范围内,近似公式与中间值公式计算结果之间的最大误差不超过7%。