玻璃纤维/聚丙烯复合材料界面研究

采用γ射线预辐照固相接枝和偶联剂分别对聚丙稀粉粒 (PP)和玻璃纤维 (GF)进行表面改性 .研究接枝PP在基体中的含量、玻璃纤维经偶联剂处理对复合材料层间剪切强度 (ILSS)、拉伸强度的影响 .通过SEM对复合材料的拉伸断口进行了分析 .     

热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料力学性能的影响

采用三点弯曲和层间剪切测试法研究热氧老化对三向正交碳/玻璃纤维/双马复合材料(三向正交复合材料)和对应的层合碳/玻璃纤维/双马复合材料(层合复合材料)力学性能的影响.分析复合材料的失重行为以及不同老化时间下的红外光谱、宏观和微观形貌、弯曲性能和层间剪切性能.结果表明:热氧老化导致的大量树脂分解在复合材料表面及内部产生大量裂纹,界面性能不断下降,最终导致复合材料整体力学性能的下降,但三向正交复合材料的性能保留率始终高于层合复合材料.这是因为,三向正交复合材料有Z向纱存在,裂纹沿着层间传播时会受到Z向纱的阻挡,因此能在树脂和界面性能严重退化的情况下使所有纤维成为一个整体来抵抗外力.此外,采用"改进型随机过程模型"对200℃下老化180天的三向正交复合材料的弯曲强度数据进行预测,预测误差小于10％,说明该模型具有较高的可靠性.     

含孔玻璃纤维/环氧树脂复合材料-铝合金层板的拉伸损伤行为与热暴露响应

采用试验和数值方法研究了含孔玻璃纤维/环氧树脂(GF/EP)复合材料-铝合金层板在不同热暴露温度下的拉伸剩余强度和损伤失效模式,揭示了层间损伤、纤维损伤及基体损伤的演化过程。结果表明:随着热暴露温度升高,含孔GF/EP复合材料-铝合金层板剩余强度不断下降,拉伸破坏呈现出明显的纤维断裂与层间分层混合失效模式。热暴露温度越高或开孔直径越大,GF/EP复合材料-铝合金层板的层间分层损伤区域越小。随着载荷的增大,沿加载方向的0°纤维和基体的损伤分别呈现出类似“漏斗”形和“花瓣”状的损伤演化形式,而层间损伤区域呈现出一对相对开孔对称的三角形损伤演化形式。基于GF/EP复合材料-铝合金层板的剩余强度和损伤失效模式的数值仿真与试验结果吻合较好。      

盐雾环境中玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料腐蚀深度对弯曲性能的影响

采用中性盐雾加速老化试验模拟海洋大气环境, 对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料在盐雾环境中的弯曲性能进行了研究。通过玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料经盐雾加速老化后的吸湿率、玻璃化转变温度、巴氏硬度和弯曲性能的变化, 结合金相显微镜观测得到的腐蚀深度, 研究腐蚀深度对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料耐久性的影响。结果表明:老化初期玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的吸湿率随时间增长较快, 随后增长逐渐趋于稳定。玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的玻璃化转变温度呈现先增加后下降的趋势, 老化180 d后玻璃化转变温度增加了2.1%;老化180 d后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的巴氏硬度与老化前相比降低了17.6%, 弯曲强度损失率为10%。基于金相显微镜分析得到老化后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的腐蚀深度, 建立了腐蚀深度与弯曲强度之间的关系。      

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。      

聚酰亚胺表面处理玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能

采用浇铸成型工艺制备含0.5wt%、长度分别为1 mm、3 mm、5 mm的短切玻璃纤维/环氧树脂（GF/EP）复合材料,研究含活性酚羟基和不含酚羟基的两种聚酰亚胺（PI）处理GF表面对纤维束拉伸强度及GF/EP复合材料力学性能的影响,并进一步研究PI处理GF对复合材料热性能的影响。研究结果表明,经过PI处理的GF,集束性和拉伸强度得到提高。含活性酚羟基聚酰亚胺（PI1）处理的GF拉伸强度由原丝束的517 MPa提高到1 032 MPa,不含酚羟基聚酰亚胺（PI2）处理的GF提高到986 MPa。当PI1处理的GF长度为3 mm时,GF/EP复合材料的力学性能最好,拉伸强度比未处理的提高23.62%,拉伸模量提高34.03%,弯曲强度提高28.74%,断裂韧性提高13.04%;PI2处理的GF,GF/EP复合材料拉伸强度提高15.87%,拉伸模量提高23.70%,弯曲强度提高14.11%,断裂韧性提高4.05%。此外,PI处理GF对GF/EP复合材料热性能也有一定程度的提高。     

有机累托石改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的性能

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯,制备OREC改性的不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料,测试其力学性能,研究其耐介质性、耐紫外光老化性及耐热氧老化性能,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观结构,探讨OREC改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的增强机理.结果表明,采用OREC能改善不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能,当OREC的质量含量为2%时,所制备的复合材料的综合性能最佳,与未改性的不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料相比,弯曲强度增加了14.0%,弯曲模量增加了22.4%,层间剪切强度增加了8.2%,且改性后复合材料的耐水煮性能、耐碱性、耐紫外光性能及耐热氧老化性能均提高.     

原位阴离子开环聚合法制备连续玻璃纤维增强阴离子聚酰胺-6复合材料及其性能

采用原位阴离子开环聚合法制备了连续玻璃纤维(GF)增强阴离子聚酰胺-6(APA6)复合材料,考察了催化剂配比和聚合温度对APA6树脂转化率和分子量的影响,采用DSC和TGA研究了聚合温度和时间对连续GF/APA6复合材料结晶度的影响,进一步探讨了聚合温度和时间对连续GF/APA6 复合材料力学性能的影响,采用SEM观察了复合材料的拉伸断裂形貌。结果表明: 当聚合温度为150 ℃,聚合时间为45 min时,连续GF/APA6 复合材料的力学性能达到最高,材料的拉伸强度为538.1 MPa,弯曲强度为497.2 MPa,层间剪切强度为52.5 MPa;SEM分析表明,APA6树脂基体与玻璃纤维具有较好的结合性。     

热氧老化对三维编织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料力学性能的影响

研究了三维编织碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料和层合碳纤维-玻璃纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料在200℃和250℃分别老化10、30、90、120和180天后的弯曲和剪切性能的变化。结果显示热氧环境下,纤维/双马来酰亚胺树脂基体界面性能随着老化时间的延长而显著下降,且编织复合材料老化后的弯曲和剪切性能保留率大于层合复合材料。这是由于编织复合材料中沿厚度方向的Z向纱将所有纱线捆绑为一个整体结构抵抗外力,且在热氧老化造成复合材料之间产生裂纹时,Z向纱的存在可以阻挡裂纹的扩展,减缓材料的老化速率。这说明与层合复合材料相比,编织复合材料的整体结构能够起到补偿由热氧老化导致的力学性能下降的作用。      

GF/P(3HB-co-4HB)-PLA生物基复合材料的制备与性能

为了提高聚（3-羟基丁酸酯-co-4 羟基丁酸酯）-聚乳酸（P（3HB-co-4HB）-PLA）生物基共混材料的力学性能和尺寸稳定性,扩大应用领域,以P（3HB-co-4HB）和PLA共混物为基体,盐酸或偶联剂表面处理的玻璃纤维（GF）为增强材料,采用熔融共混法制备GF/P（3HB-co-4HB）-PLA复合材料。通过傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、热失重分析仪（TGA）和万能电子拉力机等研究了GF表面处理方法对复合材料力学性能、热性能、尺寸稳定性及断面形态的影响。研究结果表明：表面改性GF的加入可显著提高P（3HB-co-4HB）-PLA共混材料的综合性能。经偶联剂表面接枝的GF可均匀分散在P（3HB-co-4HB）-PLA基体中并形成较强的界面结合。添加质量分数20%的偶联剂改性GF使复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度和硬度分别提高了29.38%、20.32%、41.38%和15.31%;初始热分解温度（IDT）和维卡软化温度（VST）分别提高了6.64 ℃和10.7 ℃;室温和60 ℃放置60 d后复合材料试样长度方向的尺寸稳定性分别提高了32.47%和33.70%。     

玻璃纤维立体织物增强环氧树脂泡沫夹层复合材料的制备及力学性能

为了进一步提高泡沫夹层复合材料的承载能力和综合性能,实现其在轨道交通及汽车等工业领域的应用,开展了玻璃纤维立体织物增强环氧树脂泡沫(GF-Fabric/EP)复合材料的制备及其力学性能的研究。制备GF-Fabric/EP复合材料及其夹层结构,探索了GF-Fabric/EP复合材料及其夹层结构的失效行为,以揭示立体织物的增强机制。结果表明：立体织物的引入可显著改善GF-Fabric/EP复合材料的强度、刚度及破坏应变;但在不同承载条件下,各纱线发挥承载作用和效果不同。面板、芯材各自的性能、尺寸及面/芯界面性能均是影响GF-Fabric/EP夹层复合材料力学性能及失效特征的重要因素。以三点加载下的弯曲性能为例,针对不同的GF-Fabric/EP夹层复合材料,需调整跨厚比和试样尺寸并获得理想的失效特征,方可对其弯曲性能或层间剪切性能进行有效、合理的评价。     

氧化石墨烯改性碳纤维/环氧树脂复合材料的湿热性能及微观形貌

采用湿法预浸技术和模压工艺制备了氧化石墨烯(GO)改性碳纤维/环氧树脂(CF/EP)复合材料,研究了 GO在室温干态及湿热处理后对CF/EP复合材料动态热力学性能和层间剪切性能的影响,并通过微观形貌分析了复合材料的改性机制.结果表明,当GO添加量分别为0.5％和0.8％时,GO-CF/EP复合材料的玻璃化转变温度(Tg...     

RTM成型玻璃纤维增强阴离子聚合尼龙6复合材料及其性能

针对己内酰胺阴离子聚合反应特性,通过自行设计的适合该反应体系的树脂注射成型机和搭建的热塑性树脂传递模塑(T-RTM)成型实验平台,在恒压注射条件下,成功地制备了玻璃纤维(GF)体积分数高达48vol％的GF增强阴离子聚合尼龙6(APA-6)复合材料.研究了不同进料方式和压力、模具温度和纤维含量等工艺条件对GF/APA-...     

多轴向玻璃纤维增强树脂基复合材料的破坏特性和损伤机制

通过对玻纤增强环氧乙烯基酯树脂(GF/EVE)和玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂(GF/UP)复合材料的多轴向铺层设计试件进行低速冲击、弯曲和剪切破坏性力学试验,分析了不同铺层方式的GF/EVE和GF/UP复合材料冲击、弯曲和剪切载荷作用下产生的损伤及失效模式。结果表明:在铺层设计与工艺相同的情况下,CF/EVE的弯曲强度、冲击韧性均优于CF/UP;[0,90]6试件冲击能量吸收性能优于其他五种铺层方式;铺设角设计、树脂基体类型、铺层厚度对层合板剪切力学性能的影响较小。并基于SEM与超声C扫描成像检测(C-SAM)对复合材料的微观界面脱粘机制及损伤演化行为进行阐释。     

不同热氧环境对T800碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响EI北大核心CSCD

不同热氧环境(70,130,190℃)对碳纤维复合材料的性能有着重要的影响。分析了不同热氧环境下T800碳纤维/环氧树脂复合材料的失重特性,并对比了老化前后的表面形貌、红外光谱、动态力学性能和层间剪切性能。结果表明:在热氧老化初始阶段,质损率急速上升,老化温度越高质量损失越快;试样表面形貌随热氧温度的升高其破坏程度逐渐加剧,在190℃老化后,纤维表面树脂脱落严重,纤维与纤维之间出现裂缝空隙,无树脂填充,在此老化温度下,试样发生了不可逆化学变化;试样的玻璃化转变温度会随老化温度的升高而变大,但内耗呈现先降低后增大再降低的趋势,在70,130,190℃热氧老化后试样剪切强度分别提高6.0%,13.7%和2.1%。相关实验结果和实验现象可为后续研究新型国产T800碳纤维/环氧复合材料提供数据参考。     

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.     

玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂复合材料环境综合因素下的冲蚀行为及机制

对风电工程中采用的玻璃纤维/环氧乙烯基酯树脂（GF/EVE）复合材料进行碱-紫外循环加速老化试验,通过分析不同循环老化周期下GF/EVE复合材料吸湿率、微观形貌、表面元素含量、树脂初始分解温度及冲蚀失重率的变化,探讨了GF/EVE复合材料碱-紫外循环老化机制和不同循环老化周期下抗冲蚀性能的变化。结果表明:在水分子的扩散、水解反应和光氧老化的共同作用下,GF/EVE复合材料表层树脂发生老化降解、纤维与树脂基体界面出现脱黏、纤维发生腐蚀分解;同时循环老化造成树脂分子链断裂,树脂交联密度下降,导致树脂初始分解温度下降;在第1个老化周期内GF/EVE复合材料冲蚀失重率下降了2.06%,老化结束时冲蚀失重率增加了32.8%。