化学改性芳纶纤维增强水泥基复合材料的性能

采用化学改性法对芳纶纤维进行表面处理, 研究了改性前后芳纶纤维对水泥基复合材料强度及抗冲击性能的影响。结果表明: 芳纶纤维的掺入可以提高水泥砂浆的抗折强度和抗冲击性能, 经化学改性后的芳纶纤维增强效果更加明显。当掺杂纤维的体积分数为1.0%时, 化学改性前后芳纶纤维增强水泥砂浆试样与基准砂浆试样相比, 其28天抗折强度分别提高了15.18%和23.85%, 抗冲击韧性分别提高了276.74%和294.54%。采用SEM对芳纶纤维表面微观形貌及试样断口形貌进行了观察, 利用XPS对改性前后芳纶纤维表面元素变化进行了研究, 探讨了芳纶纤维对水泥砂浆的增强机制。      

氧化石墨烯对水泥净浆流动度及水泥石结构和性能的影响

采用Hummers法及超声破碎分散法制备了氧化石墨烯(GO)纳米相分散液,研究了GO对水泥净浆流动度和水泥石微观结构的影响,用FT-IR、AFM、XRD及SEM对GO及水泥石结构进行了表征。结果表明GO的掺入降低了净浆流动性,每增加0.01%的GO需要增加0.02%的聚羧酸系减水剂(PCs)以保持水泥净浆流动度在3 h内在200 mm以上,GO的掺入能够使水泥石的微观结构发生明显的变化,当GO/PCs掺量为0.01%/0.24%~0.03%/0.28%时,水化龄期7 d的水泥石出现了大量分散均匀的花状微晶体,当GO/PCs掺量为0.05%/0.32%~0.07%/0.36%时,同龄期水泥石中出现大量的片状晶体,在水化龄期延长到28 d时有转化为密实结构的趋势,结果说明GO具有调控水泥水化产物形貌的能力及增强增韧的作用,此研究结果对于提高水泥基材料的力学性能具有重要意义。     

改性玄武岩纤维的制备及其挂膜性能

以不同表面活性剂作为分散剂,采用物理涂覆法对玄武岩纤维（BF）进行表面改性处理,得到3种改性玄武岩纤维（MBF）。以FTIR、光学接触角分析仪和SEM分别研究了BF和MBF的表面官能团、亲水性和微观形貌的变化。计算了载体的挂膜率和残余挂膜率,以光学显微镜和扫描电子显微镜观察了BF和MBF的生物膜生长情况,讨论了不同表面处理对BF挂膜性能的影响。结果表明：经表面改性处理后,MBF的表面亲水性和水中分散性得到有效改善,其中经阳离子型表面活性剂（十六烷基三甲基氯化铵,CTAC）改性的玄武岩纤维（MBF-C）具有最佳亲水性和水中分散效果,接触角由133.57°（BF）下降至62.52°（MBF-C）。挂膜实验结果表明,3种表面活性剂对BF的表面改性处理均有助于增加微生物的附着量和提升附着强度,其中改性后的MBF-C挂膜率为256.25%,残余挂膜率为41.28%,具有最优的挂膜效果。     

磷酸镁水泥增韧改性研究进展

磷酸镁水泥(MPC)具有快凝快硬、早期强度高、流动性好等优点,但突出的高脆性问题严重限制了它的工程应用。综合国内外磷酸镁水泥韧性改善的研究进展,对比分析磷酸镁水泥主要增韧改性方式聚合物乳液、短切纤维和纤维织物对磷酸镁水泥的增韧改性效果。聚合物乳液掺量较高时可改善MPC的变形、抗裂能力,但是会导致MPC早期工作性能和强度降低,限制了聚合物乳液在MPC增韧改性方向的应用;短切纤维和纤维织物对MPC的粘结性、抗裂性和抗冲击性能均具有较好的改善作用,采用高弹性模量纤维增韧有利于MPC在混凝土道路抢修、混凝土结构快速修补、隧道用喷射混凝土等方向的应用。     

氧化石墨烯对水泥基复合材料微观结构和力学性能的影响（英文）

研究了不同掺量下氧化石墨烯(GO)对水泥石以及胶砂微观结构和力学性能的影响。含16.5%水的水泥浆、0.05%GO及3倍于水泥的沙子共混物作为添加剂制备成砂浆。通过SEM、液氮吸附仪和一系列标准实验分别对水泥石的微观形态、孔隙结构、抗压抗折强度以及水泥净浆的流动度、黏度、凝结时间进行表征;考察不同GO掺量下水泥水化放热的变化情况。结果表明:GO对水泥浆有显著增稠和促凝作用;GO的掺入可以有效降低水泥的水化放热量;GO对水泥石有显著的增强增韧效果,28天龄期时,GO质量分数为0.05%的水泥石,3、7和28 d抗压强度和抗折强度同比对照组分别增加52.4%、46.5%、40.4%和86.1%、68.5%、90.5%,胶砂的抗压强度和抗折强度同比对照组分别增加43.2%、33%、24.4%和69.4%、106.4%、70.5%;GO在水泥硬化过程中对水泥石中晶体产物的产生有促进作用并能规整晶体的排布而形成针状晶体簇,改善水泥石中的孔结构,降低水泥石中微孔的体积,增加水泥石的密实度,对水泥石有显著地增强增韧效果。     

EVA乳胶液对纤维增强氯氧镁水泥界面性能的影响

通过采用聚合物乳胶液EVA对氯氧镁水泥改性以及用EVA对玻纤进行表面处理两种不同的工艺,制备氯氧镁复合材料试样并进行宏观和微观性能测试,研究了EVA乳胶液对纤维增强氯氧镁水泥界面性能的影响趋势,并探讨了其作用机理。实验结果表明:EVA作为添加剂加入水泥中能明显改善纤维增强氯氧镁水泥的界面粘结性能;而用EVA作表面处理剂处理纤维对界面粘结性能没有明显的影响。     

偶联剂改性玄武岩纤维增强水泥基复合材料力学性能

为改善玄武岩纤维(BF)与水泥基材料的界面结合作用,分别采用质量分数为0.4%、0.8%和1.2%的γ-氨丙基三乙氧基硅烷(CG550)、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(CG570)和乙烯基三乙氧基硅烷(Z6518)的三种硅烷偶联剂对玄武岩纤维进行表面处理,研究改性后纤维及其增强混凝土的力学性能影响规律。实验结果表明,随着CG550溶液浓度增加,改性玄武岩纤维及其水泥基复合材料力学性能整体呈上升趋势,当CG550溶液浓度为1.2%时,纤维及其增强水泥基材料有最佳的力学性能;随着CG570溶液浓度增加,改性后玄武岩纤维的断裂强度先升高后降低,断裂伸长率基本不变,纤维断裂强度最高提升5.8%,其水泥基复合材料的力学性能随溶液浓度增加呈上升趋势,抗折强度最高提升24.4%,抗压强度最高提升7.3%;随着Z6518溶液浓度上升,改性后玄武岩纤维的断裂强度逐渐降低,但断裂伸长率逐渐增高,表现出较好的延性;其水泥基复合材料力学性能随浓度变化无明显改善。综合考虑实验结果,三种硅烷偶联剂对纤维的改性效果好坏依次为CG570、CG550、Z6518。     

改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性, 研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、 力学性能及泡孔结构的影响。结果表明, 改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构, 并降低其塑性收缩开裂、 细化其塑性收缩裂缝, 同时可提高其抗折、 抗压强度及弯曲韧性。纤维与水泥的质量比为0.7%时, 试样的泡孔结构明显改善, 塑性收缩开裂值下降了85.4%, 且缝宽小于1 mm的塑性收缩裂缝比例高达73.1%, 同时试样抗折及抗压强度分别增加48.8%和30.3%, 弯曲韧性显著增加。利用傅里叶变换红外光谱仪、 SEM、 光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、 泡孔结构进行了分析, 探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制。     

低温等离子体处理对纤维毡润湿性能的影响

通过低温等离子体技术对纤维毡进行表面改性,提高其表面润湿性。对未经过任何处理的熔喷聚乙烯纤维毡进行低温等离子体处理,通过接触角测量仪、红外光谱仪和扫描电镜对经过空气等离子体及丙烯酸气相等离子体处理的纤维毡进行表面接触角、官能团以及纤维表面形貌等特征进行表征。结果显示,随着放电时间和放电功率的增加,纤维毡表面亲水性得到了不断提升,改性后的纤维表面接枝了羟基(—OH)、醛基(—CHO)及羰基(C=O)等亲水性官能团,且表面形貌发生了一定的变化,表面微观粗糙度有所增大。这些一系列变化最终使纤维毡表面润湿性得到了有效改善。     

聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料在长期浸泡作用下抗硫酸盐侵蚀性能

为了研究纤维和粉煤灰对长期浸泡作用下聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料（PVA纤维/水泥复合材料）抗硫酸钠侵蚀的影响,对多次试验周期后的试件表观形貌变化、质量变化、体积变化、抗压强度和微观结构进行分析研究。试验结果表明,纤维的掺入及良好的分散,在水泥基体中形成了良好的网络分布结构,使PVA纤维/水泥复合材料在硫酸钠溶液中的侵蚀速度减缓,但纤维掺量有一个最佳值;粉煤灰的掺入在一定程度上密实了PVA纤维/水泥复合材料,使其抗硫酸钠侵蚀性能得到改善,质量分数在50%之内时随着掺量的增加而更加明显。     

FEP纤维的等离子体表面改性

以空气气氛对聚全氟乙丙烯（FEP）纤维进行等离子体处理,利用SEM、DSC、XPS对改性前后纤维的性能及形貌进行表征,并测试水在纤维表面的接触角。等离子体处理后纤维的表面发生了C—F键断裂,表面形貌变得粗糙,O原子含量增加4.65%,F原子含量降低4.37%,O/C、F/C原子含量比分别由0.19和0.28变为0.25和0.22,但DSC结果表明结晶度未发生变化;水在纤维表面的接触角由改性前的112.3°降至改性后的54.1°,纤维亲水性得到明显增强。     

改性水泥基材料用聚乙烯醇纤维耐碱性能研究

为了考察用于改性水泥基材料的聚乙烯醇纤维在水泥水化过程中的稳定性,模拟水泥水化的碱性环境,研究3种国产聚乙烯醇纤维在强碱性条件下的化学结构稳定性及表观形貌和力学性能的变化,分别采用红外光谱、纤维表面微观形貌和单丝断裂强力来进行表征。结果表明,聚乙烯醇纤维在p H为12.8的强碱性条件下具有较好的耐碱性,浸泡10 d时力学强度几乎不变化,浸泡28 d时强度降低不超过10%,红外光谱和微观形貌表征显示纤维的结构和外观无明显改变。     

改性聚丙烯纤维对发泡水泥性能的影响

采用丙烯酸化学接枝法对聚丙烯纤维进行表面改性,研究了改性聚丙烯纤维对发泡水泥塑性收缩开裂、力学性能及泡孔结构的影响.结果表明,改性聚丙烯纤维可改善发泡水泥的泡孔结构,并降低其塑性收缩开裂、细化其塑性收缩裂缝,同时可提高其抗折、抗压强度及弯曲韧性.纤维与水泥的质量比为0.7％时,试样的泡孔结构明显改善,塑性收缩开裂值下降了85.4％,且缝宽小于1 mm的塑性收缩裂缝比例高达73.1％,同时试样抗折及抗压强度分别增加48.8％和30.3％,弯曲韧性显著增加.利用傅里叶变换红外光谱仪、SEM、光学显微镜对改性前后聚丙烯纤维表面基团及发泡水泥试样的断面微观形貌、泡孔结构进行了分析,探讨了改性聚丙烯纤维的作用机制.     

蔗渣纤维表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸复合材料力学性能的影响

采用了硅烷偶联剂结合碱溶液处理的方法对蔗渣纤维(BF)进行了表面改性, 研究了不同表面处理方法对蔗渣纤维/聚乳酸(PLA)复合材料力学性能的影响, 用SEM对BF处理前后的形貌及复合材料的冲击断面进行了观察。结果表明: 经表面改性的BF都不同程度地改善了BF与PLA基体之间的界面相容性, 其中碱处理后再经偶联剂处理的方法效果最佳, 在40%(质量分数)蔗渣纤维的高填充量下, 复合材料的拉伸强度和冲击强度分别为纯PLA的85.42%和59.74%, 较好地保持了基体PLA的力学强度; 碱处理使BF表面变粗糙、 长径比增大、 比表面积增加, 与PLA的界面粘结加强, 从而有效地提高了BF/PLA复合材料的力学性能。     

纤维聚苯乙烯泡沫颗粒轻质土的制备及力学性能

为促进轻质土在岩土工程中的广泛应用,添加改性聚丙烯纤维改善其力学性能,通过无侧限抗压强度试验分析探讨了纤维聚苯乙烯泡沫（EPS）颗粒轻质土强度-变形特性、受压破坏模式和无侧限抗压强度的影响因素,并运用SEM从微观层次上分析了其力学机制。结果表明:不同EPS颗粒、纤维及水泥掺量时,纤维EPS颗粒轻质土的应力-应变曲线不同;EPS和水泥掺量是强度的主要影响因素,其次为纤维掺量;强度随EPS掺量的增大而显著降低,随水泥掺量增大而显著提高;未加纤维的EPS颗粒轻质土松散且易破碎,强度骤然丧失;添加纤维能提高轻质土的峰值强度、残余强度、整体性和韧性,改善其脆性破坏模式;但EPS掺量较高（大于干土质量的3%）时,纤维与水泥土粘结有限,EPS颗粒轻质土力学性能改善效果较弱;EPS颗粒为空心蜂巢结构,纤维表面布满针状的水泥水化物并形成空间网状结构。所得结论表明纤维改善了轻质土力学性能。      

改性水稻秸秆对水泥基材料性能影响研究

为了减少农作物纤维废弃造成的污染,研究了利用植物纤维制备建筑材料的工艺,首先采用碱煮法对植物纤维进行改性,然后将其分别与聚丙烯纤维按照不同的比例加入到水泥净浆中进行比较,结果表明:植物纤维在水泥净浆中的分散比加入聚丙烯纤维均匀,经过改性后的秸秆纤维对水泥凝结硬化时间无明显影响,随掺量增加,水泥净浆的抗折强度呈先增后减趋势,且在掺量为4.5%时最高,与未掺纤维的参照组相比抗折强度提高了11%,抗压强度降低了近24%。并将其掺入砂浆中,砂浆抗干缩性能得到改善,植物纤维掺量为6.0%时砂浆干燥收缩值比基准组下降了37%,在本研究掺量条件下,与加入聚丙烯纤维相比,加入秸秆纤维对水泥净浆的抗折强度和抗压强度影响较小,原因在于其分散性更好。     

α-氰基丙烯酸酯胶粘剂改性后的水下粘结性能

为了提高α-氰基丙烯酸酯胶粘剂在水下的快速粘结性能,用纳米SiO_2和硅烷偶联剂KH-500对其进行改性,用红外光谱表征了硅烷偶联剂处理纳米SiO_2提高α-胶粘结强度的机理,并通过扫描电镜(SEM)分析了纳米SiO_2在α-氰基丙烯酸酯胶粘荆中的分散性及增韧机理.结果表明,改性后的α-氰基丙烯酸酯胶粘剂中引入了Si-O-C键,使其在水下5 s快速粘结钢板和铝板的附着力大大提高.     

碱处理对竹纤维/聚乳酸可降解复合材料性能影响研究

以NaOH溶液为改性剂对竹纤维进行碱处理,再与聚乳酸(PLA)熔融共混制备竹纤维/PLA可降解复合材料。探讨了NaOH溶液浓度、碱处理时间和碱处理温度对复合材料拉伸强度、抗弯强度和耐水性能的影响规律,并采用扫描电子显微镜(SEM)对碱处理竹纤维的表面形貌进行了观测。结果表明,碱处理使竹纤维表面粗糙度增大,单纤维的强度提高,有效提高了与PLA基体的机械黏接力。但碱浓度过大、处理时间过长或处理温度过高时,纤维素分子链排列致密程度降低,整体纤维的力学性能下降。NaOH溶液浓度为3%,处理时间为4h,处理温度为60℃时,所制得竹纤维/PLA复合材料拉伸性能、弯曲性能和耐水性能均最佳。     

硅灰石表面有机改性及对颗粒分散性的影响

为降低硅灰石颗粒表面的亲水性,改善其在有机介质中的分散性和界面结合作用,采用硬脂酸钠为改性剂对硅灰石进行表面改性,对改性工艺各影响因素进行试验考查,对改性后硅灰石表面润湿性和在有机介质中的分散性进行表征。结果表明:硅灰石经硬脂酸钠改性后,在水中的润湿接触角由改性前的10.83°增大为69.33°,表面自由能由102.17 m J/m~2减小至41.78 m J/m~2,改性硅灰石在煤油中的分散性显著提高,通过热力学分析解释改性前后硅灰石颗粒分散性变化的趋势。     

基于生物炭增强的竹纤维/玉米醇溶蛋白复合膜的拉伸性能

为改善玉米醇溶蛋白(Zein)的拉伸性能,本文以竹粉为原料制备生物炭,以球磨后的生物炭(0.536 μm)、竹纤维(2.157 μm)为增强相,以Zein为连续相,利用溶液浇注法制备复合膜材料,并对复合膜材料的基本特性与拉伸性能进行了研究。结果表明,生物炭与竹纤维加入没有改变Zein的晶面结构,提高了Zein的无序性,降低了Zein的脆性,提高了Zein的韧性。生物炭的加入降低了竹纤维/Zein复合膜的亲水性,降低了竹纤维/Zein复合膜的热稳定性,改善了竹纤维/Zein复合膜的拉伸性能。相比而言,添加0.2 g竹纤维、0.1 g生物炭的Zein复合膜材料的拉伸性能最佳,其拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率分别为0.24 MPa、4.17 MPa、327.27%。本文制备的复合膜材料具有较好的拉伸性能,在包装膜材料领域具有一定的应用潜力。