Enhanced flexural performance of epoxy polymer concrete with short natural fibers

Epoxy polymer concrete (EPC) has found various applications in civil engineering. To enhance the flexural performance of EPC, two kinds of short natural fibers with high specific strength (sisal fibers and ramie fibers) have been incorporated into EPC. The results of mechanical tests show that a small loading of natural fibers (0.36 vol%) can significantly increase the flexural strength of EPC by 25.3% (ramie fibers) or 10.4% (sisal fibers). This enhancement is achieved without any sacrifice of compressive strength of EPC. The reinforcing effects of short natural fibers on the flexural properties and compressive properties of EPC decrease with further increase in fiber content, due to the insufficient wetting of fibers by epoxy resin which results in poor interfacial bonding. The reinforcing mechanisms of short natural fibers are explored according to the observation of fracture surfaces and micromechanical modelling. It is found that the parallel model based on the rule of mixture can be a good approximation to describe the improvement in flexural strength of the short natural fiber reinforced EPC at low fiber volume fractions.     

超声处理对RTM工艺成型浸润性的影响

RTM工艺成型过程中树脂对纤维增强体的浸润是非常重要的，浸润不好将导致RTM成型复合材料中产生缺陷，这将降低复合材料的力学性能．在RTM成型过程中采用了超声处理技术，探讨了超声处理对树脂的黏度、表面张力、RTM工艺成型浸润性及复合材料的力学性能的影响．实验结果表明：超声处理使树脂的黏度和表面张力降低，RTM浸润性改善显著，从而提高了复合材料的力学性能．     

剑麻-耐碱玻璃纤维混凝土基本强度研究

为研究剑麻-耐碱玻璃纤维混凝土基本强度,设计了30组不同纤维掺量的混凝土试件,测试并分析其抗压强度、劈裂抗拉强度和抗折强度。试验结果表明:剑麻纤维和耐碱玻璃纤维单掺和双掺均能大幅提高普通混凝土基本强度,试验中纤维体积掺量为1.5 kg/m³时,单掺剑麻纤维,混凝土基本强度提升5.65%~15.74%;单掺耐碱玻璃纤维,混凝土基本强度提升3.03%~9.14%;混掺剑麻纤维和耐碱玻璃纤维,混凝土基本强度提升8.33%~21.31%,且试件强度提升效果表现出劈裂抗拉强度>抗压强度>抗折强度。研究成果对剑麻-耐碱玻璃纤维混凝土的制备以及植物纤维在混凝土中的应用提供了参考。     

关于RTM工艺过程树脂渗流的几个重要问题

介绍了RTM工艺过程,给出了树脂流动过程控制方程,讨论了RTM工艺过程树脂渗流存在的主要问题,给出了“边缘效应”渗透率等价计算公式及二维各向同性、正交各向异性、各向异性增强纤维介质渗透率计算方法,概述了多层介质渗流问题。模拟多层介质渗流时 应注意各纤维层渗流速度不一致。     

汽车保险杠树脂传递模塑工艺充模过程的数值模拟

首先建立了汽车保险杠树脂传递模塑充模过程的三维数学模型;然后利用有限元/控制体积法对该模型进行了数值模拟,并对树脂在模腔内的流动进行了表述;最后优化出该成型工艺的最佳工艺条件:前期注射压力设定在0.4 MPa以下,后期注射压力设定为0.6—0.8MPa,合理树脂黏度为0.15 Pa.s左右。采用该工艺条件可有效降低制件的气泡缺陷。     

用贴体坐标法模拟RTM工艺树脂流动过程

为了深入了解RTM工艺树脂流动过程，在达西定律的基础上建立了树脂流动控制方程，采用贴体坐标/有限差分法模拟了树脂渗流过程，得到了不同时刻树脂流动前沿曲线以及压力场分布，计算结果与其他研究结果通过数值模拟吻合良好，确定了排气孔位置及树脂充满模具所需要的时间。     

Rheological behavior and process prediction of low viscosity epoxy resin for RTM

The rheological behavior of a low epoxy resin system-SR8100/SD8734 for RTM in aviation industry was studied with viscosity experiments. The dual-Arrhenius rheological model and the improved engineering viscosity model were introduced and compared with the experimental data. The results indicated that the viscosity in the earlier stage calculated by dual-Arrhenius model matched the experimental data. As rising to 400 m·Pas, the viscosity calculated by the improved engineering model was closer to the experimental data. The processing windows of the resin system for RTM were determined by combining the two models, which could predict the rheological behavior of the resin system in a more credible way. 30-45 ℃ was the optimum processing temperature.     

混纤纱热塑复合材料研究进展

以增强纤维和热塑纤维组成的混纤纱作为制作热塑复合材料的预浸料,提供了一种低成本加工连续纤维增强的热塑复合材料的方法.综述混纤纱热塑复合材料复合过程的理论模型和实验研究的进展,对树脂沿纤维束垂直方向一维流动的理论模型作了归纳和分析,介绍了关于纤维束结构参数以及复合工艺参数对复合材料性能影响的实验研究成果,并指出在这一领域的理论和实验研究方面需要进一步解决的问题.     

剑麻纤维对高模量沥青混合料低温性能的改善

采用弯拉应变作为剑麻纤维高模量沥青混合料低温性能的评价指标,考察了剑麻纤维长度及其掺量对高模量沥青混合料低温性能的影响. 同时,对剑麻纤维高模量沥青混合料的高温性能和水稳定性进行了验证. 结果表明,在剑麻纤维掺量为0. 3%条件下,纤维长度能够明显影响弯拉应变值;其中6 mm长的剑麻纤维对高模量沥青混合料的弯拉应变值比不掺加剑麻纤维的高模量沥青混合料增幅高达123%. 在剑麻纤维长度为6 mm的条件下,弯拉应变值随着剑麻纤维掺量的增大呈现出先增大后减小的变化趋势;其中0.3%掺量的剑麻纤维对高模量沥青混合料低温性能改善效果最为突出. 此外,剑麻纤维的添加对高模量沥青混合料的高温和水稳定性能均有一定程度提升.     

纤维表面处理对RTM工艺及其制品的影响

采用RTM工艺分别对2种玻璃纤维试样进行充模实验,一种玻璃纤维试样未经任何处理,另一种试样用丙酮浸泡24 h后去除其表面上胶剂。通过实验研究这2种纤维试样的可浸润性和渗透率,同时分别对充模实验所得的2种纤维增强复合材料样板进行拉伸性能测试,最后用DMA和SEM对这2种样板的界面性能进行分析研究。得出结论:玻璃纤维经丙酮表面处理后,其可燃物含量降低,可浸润性提高,渗透率增大,其制得的复合材料样板空隙率减小,但树脂与纤维的界面结合强度下降,样板拉伸强度降低。     

碱处理对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料力学性能的影响

以丙纶长纤为经纱,剑麻连续长纤为纬纱,织成剑麻/PP平纹机织物。采用不同浓度的氢氧化钠对织物进行碱处理,将处理后的织物与聚丙烯薄板模压成型,制备出剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料。采用SEM对碱处理前后的剑麻纤维形貌进行分析,讨论不同碱处理浓度对复合材料力学性能的影响。结果表明：碱处理对剑麻连续长纤的表面具有刻蚀作用,以及对剑麻连续长纤增强聚丙烯复合材料的动态热机械性能、拉伸性能、弯曲性能均有一定的影响。     

RTM多孔注射工艺压力场研究

介绍了RTM工艺过程及特点 .假定树脂为不可压缩流体 ,在达西定律的基础上建立了RTM工艺树脂渗流控制方程 ,采用镜像法与叠加法对树脂渗流控制方程进行求解 ,得到了各向异性均质多孔介质中树脂渗流场压力分布的解析解 ,进而可以求出模具内任一点压力值 ,为RTM工艺模具设计、优化参数提供了理论依据     

石墨烯关联材料包覆修饰高性能纤维的研究进展

碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯等石墨烯关联纳米材料具有很高的强度、模量、韧性和很大的表面积, 可用于充当复合材料的增强体或涂覆修饰纤维类增强体的表面。本文综述近年来采用石墨烯关联材料来修饰纤维,从而改善纤维强化复合材料中纤维和基体树脂之间界面性能的研究进展。首先概述碳纳米管、石墨烯、氧化石墨烯3种碳纳米材料的性能和应用,然后分别介绍他们在碳纤维和玻璃纤维表面的几种修饰方法,阐述在玻璃纤维表面协同包覆碳纳米管和氧化石墨烯时,纤维表面与树脂基体的浸润性、啮合作用和协同效应。最后,对下一步包覆的研究重点提出展望,指出在研制新型促进剂、偶联剂及协同包覆常规纤维等方面,尚需深入研究。     

LCM工艺中边缘效应对充模流动的影响

在复合材料液体模塑成型工艺(LCM)，预成型体和模具壁间存在的缝隙容易产生优先的树脂流道，即为常见的边缘效应。采用2种几何模型计算优先流道的等效渗透率张量，结合单向流动法研究不同缝隙宽度时树脂的流动行为，并进行充模过程仿真模拟，研究和预测边缘效应对充模流动的影响。实验发现较小的缝隙也会对边缘的流动产生干扰，根据等效渗透率进行的仿真模拟与实际充模过程吻合较好。     

Mechanical Properties of Mo Fiber-reinforced Resin Mineral Composites with Different Mass Ratio of Resin and Hardener

Mo fibers were added to RMC with different mass ratios of resin and hardener to improve its mechanical properties. The influences of fiber surface state and hardener content on interface bonding strength and mechanical properties of RMC were studied, respectively. Furthermore, strain values of typical measuring points on samples of Mo fiber reinforced RMC(MFRRMC) under different loads were obtained by experiments and finite element analysis. The experimental results prove that scrap Mo fibers can improve interface bonding strength and mechanical properties of RMC better than new smooth Mo fibers because of the discharge pits randomly distributed on the surface of scrap fibers. With the decrease of hardener content, not only interface bonding strength between fiber and matrix, but also compression and flexural strength of MFRRMC increase firstly and then decrease. The properties are best while the mass ratio of resin and hardener reaches 4:1. It is indicated that finite element calculation data basically agree with experimental data by comparison of strain values on typical measuring points, which can provide an important intuitive reference for successive study on other mechanical properties of MFRRMC, validating the correctness of simulation method as well.     

碳纤维上胶工艺及性能测试

碳纤维作为复合材料骨架结构的理想材料，具有广阔的用途．本文主要研究用水基胶环氧树脂对碳纤维上胶的配方和工艺．这种方法能保护碳纤维表面活性，增强碳纤维与基体树脂的粘结牢度．胶液在丝条及纤维表面形成光滑坚韧的薄膜，提高耐磨性，防止擦毛，同时能保持经纱原有的弹性．胶液渗透到纤维内部，胶合部分纤维，加大抱合力，克服织造方面的困难     

剑麻纤维/沥青复合材料界面性能

使用经碱处理后的剑麻纤维改性沥青制备剑麻纤维/沥青复合材料,通过扫描电子显微镜观察复合材料界面的结合情况。结果表明:剑麻纤维可以有效抑制细微裂缝的发展,提高混凝土的强度;添加一定量的剑麻纤维后,复合材料中剑麻纤维可很好地包覆在沥青中,使集料表面形成比普通沥青混凝土更厚的沥青膜,促使沥青与集料更紧密结合在一起,从而提高沥青混凝土的强度和韧性、抗裂性能,即提高沥青混凝土的路用性能。     

冻融疲劳作用下LHFRC损伤演变规律

为了研究层布式混杂纤维混凝土（LHFRC）在冻融疲劳作用下的损伤演变规律，提出了混凝土抗冻劣化的损伤演变数学模型，同时进行了普通混凝土（OC）与层布式混杂纤维混凝土的冻融试验，并在试验的基础上，回归出它们的冻融损伤演变方程。结果表明，LHFRC和OC的初劣点值相同，且在劣化初始阶段具体相同的损伤演变方程；在劣化扩展阶段，LHFRC和OC均具有幂函数形式的损伤演变方程，但LHFRF损伤变量小于同期的OC，钢纤维和聚丙烯纤维有效地抑制了其内部损伤发展。     

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。     

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。