乙酸酐改性对芳纶/环氧复合材料的影响

为提高芳纶Ⅲ/环氧复合材料界面粘结强度,用乙酸酐分别在常温、50℃、75℃、100℃条件下对芳纶Ⅲ改性处理,分别用傅里叶变换红外光谱仪、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪对改性前后芳纶Ⅲ纤维表面性质及性能进行表征.用处理前后的纤维与24A聚胺酯树脂按质量比为树脂∶纤维=1∶1.5的比例分别称取,将二甲苯溶解后的树脂溶液均匀地涂覆于处理过的纤维表面制成预浸料,然后用层压法将其制成复合材料.按照GB/T 1449-2005标准,分别测试其弯曲强度.结果表明:经改性处理过的纤维表面较未处理时含氧基团增加、表面变粗糙,制备的复合材料的弯曲强度较未处理时提高了35.8%.乙酸酐对芳纶Ⅲ改性处理的方法操作简便、效果显著,是一种非常有效的化学改性方法.     

最大界面剪切应力的估算与芳纶复合材料界面粘结的表征

研究以估算的最大界面剪切应力，表征芳纶Ｋｅｖｌａｒ４９复合材料的界面粘结。依据Ｇｒｅｓｚｃｚｕｋ模型和单纤维拔出实验数据估算最大界面剪切应力，研究纤维表面处理和基体改性对界面粘结的影响。选用不同活性基团表面的芳纶Ｋｅｖｌａｒ４９和两种耐高温树脂基体组成强粘结界面体系的研究结果表明，实验数据与理论曲线拟合很好。     

芳纶Ⅲ的氧气等离子的表面改性

为改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,采用氧气等离子体对芳纶Ⅲ进行表面改性,制备了芳纶环氧复合材料,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱仪(XPS)分析、动态接触角(DCA)分析、测定拉伸强度、弯曲强度等测试方法来研究改性处理效果.结果表明:经等离子处理后,纤维表面m(O)/m(C)比提高,纤维表面粗糙度明显增大,与水的润湿角变小,弯曲强度较未处理提高了30%.     

DMA法评价微胶囊-环氧树脂复合材料自修复率

以脲醛树脂(urea-formaldehydem,UF)为囊壁,正丁基缩水甘油醚改性环氧树脂的修复剂为囊芯,采用原位聚合法合成了UF自修复微胶囊,并以4',4'-二氨基二苯基甲烷(4',4'-diaminodiphenylmethane,DDM)作为微胶囊固化剂一起埋植到环氧树脂基体中,制成微胶囊-环氧树脂自修复材料.该微胶囊的囊芯质量分数为71.02%,平均粒径和囊壁厚度分别是105和3μm,囊壁表面粗糙而致密,与基体的界面结合较好,微胶囊在环氧树脂中分布均匀.UF微胶囊-环氧树脂复合材料经过恒应变损伤后产生裂纹,并在材料内部破裂,导致改性的环氧树脂修复剂从破裂的微胶囊流出至裂纹表面,改性的环氧树脂与设计的固化剂接触,在高温下发生有效的固化交联反应自动修复裂纹.热处理条件(60℃,2 h)可消除材料基体内残留的环氧活性中心与未反应的基体固化剂二乙烯三胺,在高于玻璃化转变温度tg的区域发生后固化反应,是测量UF微胶囊-环氧树脂复合材料自修复率的重要条件.采用动态力学分析(dynamic mechanical analysis,DMA)法测定的复合材料自修复率为103.03%,该方法便速、无损,具有良好的重复性,可用于表征材料自修复率.     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0.4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13.46 MPa增加到23.79 MPa,提高约76.75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

界面强度对纤维复合材料破坏及力学性能的影响

界面作为复合材料中的重要组成部分对其宏观力学性能及破坏模式有着不可忽视的影响. 本文采用自组装薄膜技术对玻璃纤维表面改性, 得到不同表面性质的玻璃纤维, 与环氧树脂基体复合得到不同界面强度的复合材料. 利用带偏光显微镜的拉伸仪, 研究在不同界面强度下玻璃纤维/环氧树脂基复合材料的破坏过程及力学性能. 结果表明, 复合材料在强界面情况下发生脆性破坏, 在弱界面情况下发生韧性破坏, 且增强纤维对复合材料性能的增强效果与界面强度有关.     

芳纶纤维表面改性及其对芳纶纸物理性能的影响

利用磷酸、硅烷偶联剂、硝化/还原改性剂等对芳纶纤维进行改性,再以改性后的芳纶纤维配抄芳纶纸,探讨芳纶纤维表面改性及其对芳纶纸物理性能的影响.结果表明,上述3种改性方法均可以改善芳纶纤维与芳纶浆粕界面的结合,从而提高芳纶纸的强度.     

改性芳纶纤维/水泥砂浆复合材料的力学性能

采用化学法、等离子体法、紫外线法处理芳纶纤维,考察改性纤维对水泥砂浆力学性能的影响.实验结果表明,化学法改性的芳纶纤维在芳纶纤维/水泥砂浆复合材料中能够形成良好的界面结合,使其力学性能得到显著改善.利用扫描电镜对试样进行了微观分析,初步探讨了改性芳纶纤维在水泥砂浆中的作用机理.     

碳纤维上电聚合噻吩对复合材料性能的影响

为了改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,以噻吩为单体,采用循环伏安法对碳纤维进行电化学聚合改性.利用扫描电子显微镜研究了电化学聚合改性前后碳纤维的表面结构变化,采用电脑伺服控制材料试验机测试了碳纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能.结果表明,当噻吩浓度为0. 4 mol/L时,峰值电流增加幅度最大,电聚合效果最佳.当循环次数达到60次时,碳纤维表面电化学聚合反应完全,碳纤维/环氧树脂复合材料的层间剪切强度可由13. 46 MPa增加到23. 79 M Pa,提高约76. 75%.电化学聚合后大量片层状聚噻吩聚合物在碳纤维表面聚集,碳纤维与环氧树脂基体紧密结合,界面性能明显提高.     

UHMWPE纤维针织增强体复合材料制备及性能研究

采用平板硫化机制备UHMWPE纤维针织增强体复合材料,确定基体配制的工艺,同时对改性前后的UHMWPE纤维针织增强体复合材料的拉伸性能、弯曲性能、压缩性能及层间剪切性能等基本力学性能进行了探究,分析了不同增强体下复合材料的破坏情况。实验结果表明,最佳的基体工艺为:环氧树脂:固化剂=10:3,稀释剂丙酮10%,扩散剂邻苯二甲酸二丁酯20%,混合温度50℃,搅拌时间20min;对比分析改性前后的针织增强体复合材料的力学性质,增强体选用罗纹半空气层衬纬组织更为理想。     

纤维表面处理对芳纶/水泥砂浆复合材料力学性能的影响

为了改善纤维与水泥基材的界面黏结,利用低温等离子技术对芳纶纤维作表面处理,通过场发射扫描电镜(FE-SEM)观察处理前后芳纶纤维表面形貌的变化;采用二步法制备短切芳纶纤维增强水泥砂浆试样,利用万能试验机测试低温等离子处理前后试样的弯曲强度的变化。结果表明:低温等离子处理能够有效地改善芳纶纤维的表面形貌;当处理功率为100 W时,芳纶/水泥砂浆复合材料试样的弯曲强度从8.3 MPa提高到了10.5 MPa,提高了26.4%;当处理时间为20 min时,试样的弯曲强度从8.3 MPa增加到9.7 MPa;继续提高处理功率和延长处理时间,试样的弯曲强度反而下降。     

苎麻增强不饱和聚酯复合材料的力学性能

分别以苎麻原麻和碱处理的原麻（碱麻）为增强体,KH550为偶联剂,制备了苎麻增强不饱和聚酯复合材料．探讨了偶联剂用量和纤维含量对复合材料力学性能的影响,并用扫描电子显微镜对复合材料的断面进行了观察．实验结果表明,复合材料的力学性能得到了较大的提高．原彬不饱和聚酯复合材料的拉伸强度达132．6MPa,弯曲强度达364．6MPa;碱彬不饱和聚酯复合材料拉伸强度迭116．5MPa,弯曲强度达297．7MPa．     

复合材料单向板断裂韧性的光弹性实验研究

结合金属材料三点弯曲试验方法,采用光弹贴片法实测纤维增强复合材料的断裂韧性。简要推导光弹条纹参数与裂尖应力强度因子的关系,并以玻璃纤维增强环氧单向板为实例探讨复合材料断裂韧性测试方法。实验表明,利用光弹图像可以实时观测试件裂纹扩展过程,并可结合P-V曲线判断开裂点,进而得到材料的断裂韧性。     

纸基高性能摩阻材料生产工艺的研究

研究了分别以碳纤维和芳纶纤维为增强材料，以丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体的湿式摩阻材料的基本成型工艺。为了提高酚醛树脂等填料在材料中的留着率，保证材料的稳定性，采用添加助留剂和增大网目的等方法，并通过考察浆料的动态滤水性、滤液的Zeta电位和浊度等，优化出了以碳纤维为增强材料的抄造工艺，即疏解4000转，助留剂1用量为0．3％，助留剂2用量为20％，网目大小为220目。从碳纤维系列材料的性能分析，碳纤维含量宜在15％左右。     

玄武岩纤维布增强环氧树脂复合材料研究

以玄武岩纤维平纹布 (BF) 加入到环氧树脂 (EP) 中,采用模压工艺制备BF／EP 复合材料,研究加入不同层数的玄武岩纤维布对复合材料力学性能和断裂韧性的影响。实验结果表明,BF/EP复合材料的弯曲强度、冲击强度和断裂韧性明显优于环氧树脂;与未加BF的环氧树脂相比,加入三层BF后复合材料的弯曲强度提高了2.76倍,缺口冲击强度提高了19.67倍,无缺口冲击强度提高了5.94倍,KIC提高了2.97倍。     

丙烯酸酯改性己二胺固化剂对环氧树脂性能的影响

利用丙烯酸酯类对己二胺进行改性,作为环氧树脂的室温固化剂。利用红外光谱分析了固化剂的氨解变化,讨论了改性固化剂对环氧树脂固化反应产物的拉伸、弯曲、冲击等性能的影响。实验结果表明,丙烯酸酯改性的己二胺固化剂可以在室温下固化环氧树脂,所得的环氧树脂具有较好的力学性能。     

新型改性水性聚苯胺-环氧树脂涂料的制备

通过化学结构改性法分别在环氧树脂E-44的一端引入双键,另一端引入羟基,用不饱和有机酸中和,得到水性环氧树脂.研究了单体配比、反应温度对反应转化率的影响,确定了水性环氧树脂制备的最佳条件为：n（N-甲基烯丙基胺）∶n（二乙醇胺）∶n（E-44）=1.00∶1.05∶1.00;反应温度60℃;反应时间4 h.同时研究了水性环氧树脂及固化剂不同配比对涂层性能的影响,确定了水性环氧树脂乳液和固化剂的最佳质量比为2∶1.     

Flexural Stress Homogenization Effects of Interfacial Transition Layers in Modified ZrB_2-Al_2O_3/Epoxy Composites

The effect of interfacial modification on flexural strength of epoxy composites filled with modified ZrB_2-Al_2O_3 composite fillers was investigated in order to explore the stress distribution of modified composites under external load. The mechanical performance of epoxy composites filled with 0 vol%, 1 vol%, 3 vol% and 5 vol% unmodified and modified ZrB_2-Al_2O_3 fillers was characterized by three point bending(TPB) tests. The fracture surfaces of epoxy composites were observed by scanning electronic microscope(SEM). The results showed that the epoxy composite reinforced by 1 vol%modified fillers exhibited the optimal mechanical performance. According to the Von Mises stress contours simulated by finite element models(FEM) and the SEM images, it was shown that the modified ZrB_2-Al_2O_3 multiphase fillers could homogenize the stress in the epoxy composites due to the transition effect resulted from the interfacial modification layers on the surfaces of multiphase fillers. It contributed to the improvement of mechanical performance of epoxy composites further.