长径比不同的玻纤对硬质聚氨酯的形态结构和力学性能的影响

采用一步法制备了玻纤增强硬质聚氨酯的复合材料(RPU),研究了不同长径比的玻纤对硬质聚氨酯力学性能的影响.结果表明,玻纤的长径比不同,其对RPU的增强效果差异显著.以长径比为20~40玻纤所制备的材料的拉伸强度为最大,当其质量分数为10%,拉伸强度为0.80 MPa,与未增强的材料相比提高了95%.当其质量分数为5%时,压缩强度增加了10%.SEM分析揭示样品的形貌旱球形泡孔.从拉伸端口的形貌可看出长径比为20~40玻纤受力痕迹明显,表明纤维本身的拉伸强度对于硬泡塑料的力学性能增强起了重要作用.     

改性黄麻纤维增强聚氨酯硬泡性能的研究

采用碱处理工艺对黄麻纤维进行了表面改性,提高了纤维对基体树脂的浸润性,改善了纤维与树脂基体的界面粘结。研制了一种新型的黄麻纤维增强硬质聚氨酯结构泡沫材料。测试结果发现,碱处理后纤维表面出现沟槽和裂纹,拔出的单丝纤维表面包覆有聚氨酯基体,纤维与基体结合紧密。压缩性能实验结果表明,添加改性纤维的复合材料,其压缩强度明显提高,当纤维质量分数为3.0%时,复合材料的压缩强度达到最大值(8.01 MPa);纤维质量分数为3.0%、长度为3 mm的短切纤维的增强效果较好;随着纤维含量和长度的增加,复合材料的压缩模量亦随之增大。     

竹原纤维增强低熔点聚酯复合材料的制作及其性能研究

采用非织造加工工艺将经适当脱胶处理的竹原纤维与低熔点聚酯(LMPET)纤维制成混合纤维预成型件,经模压成型制成竹原纤维增强LMPET复合材料板材。研究表明,当模压温度、时间及压力分别为170℃、20 m in及30 MPa,竹原纤维的质量分数为40%时,制得的复合材料的纵、横向拉伸强度分别为136.0、87.6 MPa;纵、横向弯曲强度分别为534.0、470.0 MPa。竹原纤维增强LMPET复合材料初步确定可用于汽车、建材等领域。     

剑麻/钢纤维增强改性酚醛树脂力学和摩擦性能

采用改性酚醛树脂为基体,剑麻/钢纤维混杂为增强纤维,通过辊炼、模压成型工艺制备了剑麻/钢纤维增强酚醛树脂复合材料.研究了剑麻纤维的加入及含量对聚砜改性酚醛树脂复合材料力学性能、摩擦磨损性能及热稳定性能的影响.结果表明:剑麻纤维质量分数为15%、钢纤维为10%时,复合材料的冲击和弯曲强度分别为3.82 kJ/m2和59.6 Mpa,达到最大;随着剑麻纤维含量的增加,复合材料的摩擦系数降低,热稳定性能下降,当剑麻纤维质量分数为10%时,复合材料的摩擦性能优异;复合材料的磨损面呈现黏着磨损和疲劳磨损特征.     

玄武岩纤维和钢纤维含量对树脂基摩擦材料性能的影响研究

以酚醛树脂、丁腈橡胶、重晶石、玄武岩纤维和钢纤维等为原料进行摩擦材料的制备,研究了玄武岩纤维和钢纤维含量对摩擦材料力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明,当玄武岩纤维含量为10％～25％(质量分数,下同)时,随着纤维含量的减少,摩擦材料的冲击强度增大、压缩强度减小;当纤维总量占30％且玄武岩纤维与钢纤维质量比为1:1时...     

PP/甘蔗皮纤维复合材料的拉伸性能

采用热压工艺制造聚丙烯(PP)/甘蔗皮纤维复合材料,并研究其拉伸性能。研究热压温度为175℃、压力为2 MPa、时间15 min工艺条件下纤维粒径大小和质量分数对复合材料拉伸强度和拉伸弹性模量的影响。结果表明:在甘蔗皮纤维质量分数为40%条件下,复合材料拉伸性能随着粒径减小呈现先增加后减少的趋势,当纤维粒径为40~60目(0.45~0.3 mm)时材料拉伸强度最大,为8.58 MPa,此时弹性模量为2.44 GPa;在相同纤维粒径40~60目条件下,纤维质量分数为40%时PP复合材料拉伸强度最大,纤维质量分数为50%时PP复合材料拉伸弹性模量最大,达到2.65 GPa。根据实验结果,甘蔗皮纤维增强PP复合材料在纤维粒径为40~60目、质量分数在40%时综合拉伸性能最佳。     

高流动性碳纤维增强尼龙66的制备与性能

以尼龙66为基体材料,添加碳纤维、增韧剂、流动改性剂等相关功能助剂,通过双螺杆挤出机制备了碳纤维增强尼龙66复合材料,采用注塑工艺制备了碳纤维增强尼龙66复合材料的标准试样,研究了碳纤维及流动改性剂含量对复合材料力学性能和熔体流动性能的影响。结果表明,提升碳纤维含量可以大幅度提高碳纤维增强尼龙66复合材料的力学性能,当碳纤维质量分数为35%时,复合材料的拉伸强度达到251 MPa,比纯尼龙66树脂提高了210%,弯曲强度由纯树脂的72 MPa提高到358 MPa,提高了397%,缺口冲击强度提高了178%,达到22 kJ/m~2。通过加入流动改性剂可以提高碳纤维增强尼龙66复合材料的熔体流动速率(MFR),并且不影响复合材料的力学性能,当流动改性剂的质量分数为1%时,碳纤维质量分数为25%的复合材料的MFR达到16.1 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了193%,碳纤维质量分数为35%的复合材料的MFR为15.5 g/(10 min),比未添加流动改性剂时提高了319%。     

低压化学气相渗透法制备2.5维SiCf/SiC复合材料

采用低压化学气相渗透法制备了具有和不具有热解炭界面层的2.5维连续SiC纤维增强的SiC复合材料(SiCf/SiC).SiC纤维的体积分数为30%和41%.所制备复合材料的气孔率为20%左右.当纤维为30%时,沉积有0.1 μm热解炭界面层的复合材料的弯曲强度由未加热解炭界面层的232MPa增加到328MPa,而且材料由灾难性断裂转变为非灾难性断裂.在同一制备条件下,纤维体积分数为41%的SiCf/SiC比30%的SiCf/SiC具有更高的气孔率.纤维为41%时,热解炭界面层厚度为0.1 μm的SiCf/SiC的弯曲强度只有244MPa,但是它具有更高的韧性和更长的纤维拔出长度.     

二恶唑啉改性剑麻纤维增强聚乳酸复合材料的制备及性能研究

以二恶唑啉(BO)为扩链剂,通过反应加工的方法对剑麻纤维进行界面改性,然后通过热压成型的方法制备了在不同的BO含量下,纤维质量分数分别为10%、20%、30%和40%的短剑麻纤维增强聚乳酸复合材料。研究了BO含量和剑麻纤维含量对短剑麻纤维增强聚乳酸复合材料力学性能的影响。研究结果表明,当纤维质量分数为30%、BO质量分数为1.0%时,所制备的复合材料力学性能最佳。其拉伸强度、弯曲强度以及冲击强度分别为66.76、117.09 MPa和4.61 kJ/m~2,比同样质量分数下,未加BO时剑麻纤维增强聚乳酸复合材料分别提高了34.4%、23.3%和19.1%。     

蒸汽爆破预处理对LDPE／棉皮纤维复合材料力学性能的影响

采用蒸汽爆破预处理过的棉皮作为增强纤维,通过模压成型制备LDPE/棉皮纤维复合材料,研究了爆破压力、棉皮纤维质量分数对LDPE/棉皮纤维复合材料力学性能的影响.实验结果表明,该复合材料的力学性能得到了改善,当压力为1.8 MPa、棉皮纤维质量分数为35%时,所获得的拉伸强度和弯曲强度为最佳.     

界面结合对GF/PDCPD复合材料性能的影响

界面结合性能对制备性能优异的复合材料具有重要意义。通过对双环戊二烯（DCPD）与玻璃纤维（GF）的浸润性进行研究，将其与等效环氧树脂比较，开发了一种与玻璃纤维具有较好结合性的DCPD树脂，用其制备出一种综合性能优异的玻璃纤维增强PDCPD基复合材料。通过动态接触角、90?拉伸强度和层间剪切强度实验，测定了不同树脂与玻璃纤维之间的粘附力，提供了玻璃纤维与不同树脂界面性能差异。结果表明，SCB-600 DCPD树脂与玻璃纤维的结合性较优，动态接触角为60.35??0.3?，90?拉伸强度为(42.3?1.6) MPa，层间剪切强度为(61.3?3.2) MPa，与1564环氧树脂相当。进一步优化了DCPD树脂质量分数，当树脂质量分数为30%?2%时，SCB-600 DCPD复合材料具有相对最优的力学性能，材料拉伸强度为(1180.1?4.1) MPa，弯曲强度为(1060.4?4.6) MPa，缺口冲击强度为(145.3?4.8) KJ/m2。其弯曲和拉伸强度与玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料的性能基本相当，但缺口冲击强度优于1564环氧树脂。     

铜对碳纤维/酚醛树脂受电弓滑板材料的性能影响

采用热压烧结法制备了碳纤维织物/酚醛树脂(PE)受电弓滑板复合材料,研究了Cu对碳纤维织物/PE受电弓滑板复合材料的电阻率、密度和力学性能的影响。采用万能材料试验机、电阻测试仪测试了复合材料的力学性能和电学性能,用金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)分析测试手段对材料的组成结构及断口微观形貌等进行了测试和表征。结果表明,铜粉经高温烧结后呈连续三维网状结构,这种结构与碳纤维织物协调作用,阻止裂纹扩展,提高了复合材料的力学性能;当铜含量为40%时,复合滑板材料的综合性能最优:电阻率降至22.1μΩ.m;弯曲强度和压缩强度分别提高至61.8MPa和29.6MPa;冲击韧性达到12.7 J/cm3。     

聚丙烯粗纤维对泵送混凝土性能的影响及灰色关联分析

为研究聚丙烯粗纤维掺量、长径比对泵送混凝土和易性与力学性能的影响,在基准混凝土中加入不同掺量和长径比的聚丙烯粗纤维,开展聚丙烯粗纤维混凝土(CPFRC)坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度试验,并基于灰色关联理论量化纤维掺量、长径比的增强效应。研究结果表明,聚丙烯粗纤维对泵送混凝土的坍落度、扩展度、抗压强度和劈裂抗拉强度影响显著。相比于基准混凝土,聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³时,混凝土和易性表现最优,抗压强度的增强效应最好,坍落度与扩展度分别降低了1.41%和15.76%,7 d、14 d和28 d抗压强度分别增长了20.42%、14.96%和11.49%;聚丙烯粗纤维掺量为6 kg/m³时,混凝土劈裂抗拉强度的增强效果最为明显,7 d、14 d和28 d劈裂抗拉强度分别增长了27.46%、13.61%和15.92%。当聚丙烯粗纤维掺量为3 kg/m³,长径比为47.5时,混凝土的和易性与力学性能最优,长径比对和易性与力学性能的总关联度达到0.849。     

环氧树脂/空心玻璃微珠泡沫材料性能研究

以高强度环氧树脂为基体,表面改性处理的空心玻璃微珠(HGB)为填料,经高温固化制备了环氧树脂/HGB泡沫材料,并研究了HGB类型、HGB含量和固化剂用量对泡沫材料压缩性能的影响。研究发现,随着HGB填充量的增大,泡沫材料的密度和压缩强度均下降。当固化剂与环氧树脂物质的量比为0.85时,泡沫材料的抗压性能最好,压缩强度为40.19 MPa。偶联剂改性HGB可以有效改善HGB和基体树脂的粘合效果。当改性HGB质量分数为80%时,与未改性环氧树脂相比,环氧树脂/改性HGB泡沫材料压缩强度提高了5.0%,吸水率下降40.6%。     

Influence of fiber geometry on the properties of steel fiber reinforced concrete

The influence of fiber diameter, length and volume fraction on the properties of steel fiber reinforced concrete in the fresh and hardened states is reported. The compactibility of fresh fibrous concrete decreases linearly with fiber aspect ratio. There is no unique relationship between fiber aspect ratio and ultimate flexural strength or compressive strength. The dynamic modulus of elasticity of fiber reinforced concrete is little different from that of plain concrete. The fibers, however, show substantial improvements in damping when the concrete is wet. It is shown that the ultimate flexural strength can be predicted by a composite mechanics equation. A unique relationship is also shown to exist between ultimate flexural strength and an “effective spacing” concept.     

纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂复合材料性能研究

将竹纤维加入到环氧树脂中以形成增强环氧复合材料,研究了竹纤维竹粉和纳米二氧化硅（SiO2）对环氧树脂的力学性能和耐溶剂浸蚀性能的影响。竹纤维含量为15%时,竹纤维/环氧树脂的冲击强度比纯环氧树脂提高50%。纳米SiO2能同时增强和增韧竹纤维/环氧树脂,并提高其耐溶剂浸蚀性能,纳米SiO2含量为4%时,纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂三元复合材料的冲击和拉伸强度分别比未添加纳米SiO2的竹纤维/环氧树脂提高40%和30%。当纳米SiO2/竹纤维/环氧树脂的质量比为4/15/85时,三元复合材料的综合性能较好。     

Influence of steel and PP fibers on mechanical and microstructural properties of fly ash-GGBFS based geopolymer composites

In this study, experimental investigations were carried out to estimate the mechanical and microstructural properties of polypropylene (PP) and steel fiber reinforced geopolymer mortar. Two industrial by-products are used as binders to produce the geopolymer composites, i.e., fly ash (FA) and ground granulated blast furnace slag (GGBFS). Different percentages of PP and steel fibers are used in geopolymer mortars to find the mechanical properties such as compressive, splitting tensile and flexural strengths were investigated to understand the strength behavior. However, the compressive elastic modulus values were estimated through the proposed equation based on the compressive strength of the fiber reinforced geopolymer composite samples. Moreover, to understand the geopolymeic reaction, microstructural studies, i.e., scanning electron microscopy (SEM), were conducted. The experimental results revealed that the addition of PP fibers up to 2.0% (volume fraction) enhanced the flexural properties of geopolymer mortar samples. The compressive strength of the steel fiber-reinforced geopolymer composite reached a maximum of 2.5% volume fraction, being a 13.26% improvement over the control mix. The flexural toughness index of the PP and steel fiber reinforced composites improved with increasing the fraction. However, steel fiber reinforced geopolymer samples are shown better flexural toughness compared to PP fibers. The SEM analysis of the geopolymer control mix achieved a good degree of geopolymerization and both the fibers yielded a considerable interfacial bonding with the geopolymer paste.     

不同种类拉挤FRP筋材压缩强度研究

针对拉挤纤维增强树脂基复合材料(FRP)筋材的压缩强度远低于其拉伸强度的问题,分别对玻璃纤维增强复合材料(GFRP)筋材、碳纤维增强复合材料(CFRP)筋材和混杂纤维增强复合材料(HFRP)筋材进行了端部有约束和无约束压缩实验,研究纤维类型、端部约束条件对FRP筋材在轴压状态下的破坏形式与压缩强度的影响规律。结果表明,无端部约束时不同纤维类型的FRP筋材的破坏现象与压缩强度差别较大;端部约束可以改变筋材的破坏方式,提高筋材的压缩强度;不同端部约束形式对不同FRP筋材压缩强度的提高作用不同。     

连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印工艺及性能研究

针对连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料3D打印成型工艺的技术难题,本文提出了浸渍-原位预固化-后固化的3D打印成型方案,实现了连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料的3D打印成型,并研究浸渍温度对酚醛树脂接触角与表面张力,以及打印工艺对样件形貌和力学性能的影响规律。结果表明:当浸渍温度为40 ℃,预固化温度为180 ℃时,纤维-树脂界面结合效果最佳,原料具备成型条件;当打印间距为0.5 mm时,样件的弯曲强度及模量达到最大值,分别为660.00 MPa和57.99 GPa,层间剪切强度达到20.14 MPa。此连续碳纤维增强热固性酚醛树脂复合材料一体化制备工艺解决了3D打印热固性树脂原位成型难的问题,为制备具有复杂结构的连续纤维增强热固性树脂复合材料提供了参考。