聚焦热点 展望未来——高性能纤维及复合材料国际论坛侧记

<正>高性能纤维主要包括碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维等。高性能纤维复合材料是以高性能纤维作为增强材料,树脂作为基体,通过加工成型得到的复合材料,具有质轻、高强高模、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强、易加工成型等优异性能。近年来随着高性能纤维及复合材料在各个领域的扩大应用,相关产业在全球范围内得到了加速发展。     

高性能纤维及其复合材料在防护装备上的应用

介绍了高性能纤维及其复合材料在防护装备上的应用及发展历程,包括芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、杂环类纤维及其复合材料在防护装备上目前的应用状况和各自优缺点,以及防护装备上用的高性能纤维及其复合材料的发展方向,也介绍了高性能纤维及其复合材料应用技术的发展趋势。     

高性能纤维增强树脂基复合材料的研究进展

高性能纤维增强树脂基复合材料在航空、航天等领域应用广泛,本文论述了高性能纤维如碳纤维(CF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、芳纶纤维、PBO纤维的表面改性方法、改性效果的表征手段及改性纤维增强树脂基复合材料的研究进展和方向。     

连续纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料的制备与应用

连续纤维增强高性能热塑性复合材料以轻质高强、良好的抗冲击性能、成型周期短、可二次成型、废料可回收再利用等独特优点,逐渐受到复合材料工业界的关注。本文从常用的几种高性能热塑性树脂基体为起点,对连续纤维增强高性能热塑性复合材料应用现状进行介绍,并详细阐述了连续纤维增强高性能热塑性复合材料的成型及性能研究。在此基础上,从应用需求、成型工艺、材料性能三方面总结了国内连续纤维增强高性能热塑性复合材料的未来发展趋势,以期推动连续纤维增强高性能热塑性复合材料的结构设计和应用。     

玻璃纤维增强聚乙烯复合材料力学及摩擦性能的研究

本文制备了结构-性能不同的纤维增强聚乙烯基复合材料,研究了纤维含量及纤维取向对聚乙烯基复合材料力学性能和摩擦性能的影响.实验结果表明:纤维含量及取向对玻纤增强的聚乙烯基复合材料的摩擦磨损性能影响较大.沿垂直纤维方向摩擦时磨损量最少,沿平行玻纤方向摩擦时摩擦系数μ最低.玻纤含量为30%的聚乙烯基复合材料耐磨性好,摩擦系数低,综合力学性能优良,是一种有应用前景的高分子抗磨材料.     

弹道防护用先进复合材料弹道响应的研究进展

本文对弹道防护用先进复合材料的弹道响应研究及其在工程领域的应用现状进行了综述。首先,基于工程应用研究的试验结果,对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维、对位芳香族聚酰胺(PPTA)纤维、芳Ⅲ纤维、聚对苯撑苯并双噁唑(PBO)纤维和聚酰亚胺(PI)纤维等高性能纤维的防弹性能及其复合材料在弹道防护工程领域的应用现状进行了概述,近年来先进复合材料的防弹性能随着纤维力学性能的突破而逐渐提高;其次,讨论了先进复合材料弹道响应的影响因素及其作用机制,发现先进复合材料的塑性拉伸变形是其抵挡弹丸侵彻的主要防弹机制;最后,对弹道防护用先进复合材料的研究方向进行了展望。      

超高分子量聚乙烯纤维增强复合材料的性能研究

采用一种结构与超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维相似、且对纤维表面具有良好浸润性的碳氢树脂(PCH)作基体,通过层压成型方法制得UHMWPE/PCH复合材料.研究了复合材料的力学性能、介电性能、吸湿性能及界面黏结性能.结果表明,UHMWPE/PCH复合材料介电性能优异、力学性能好、耐湿热性能较佳、界面黏结性能好,可用作高性能透微波复合材料.     

硬质防弹纤维复合材料的研究进展

本文分三个方面,即高性能纤维的选材、纤维和树脂对防弹性能的影响以及复合材料的整体防弹机理,对硬质防弹复合材料研究中涉及的选材、成型条件和复合方式等因素,进行了较为详细的述评,尤其对超高分子量聚乙烯纤维防弹复合材料的研究给予特别关注,并指出了当前防弹复合材料领域研究的热点.     

杨木纤维/聚乙烯复合材料拉伸性能微观力学模型

制备了不同杨木纤维含量的杨木纤维/聚乙烯复合材料,利用Hirsch模型、Kelly-Tyson模型和Bowyer-Bader模型对杨木纤维/聚乙烯复合材料的微观力学进行建模,通过对杨木纤维/聚乙烯复合材料及塑料基体的拉伸应力-应变曲线和杨木纤维长度分布的研究,计算得到杨木纤维在聚乙烯基体中的取向系数、界面剪切强度和本征抗拉强度,解释了杨木纤维/聚乙烯复合材料拉伸性能的变化规律。此外,利用微观力学模型计算得到了亚临界纤维、超临界纤维、塑料基体对杨木纤维/聚乙烯复合材料拉伸强度的贡献比例。     

超高分子质量聚乙烯纤维研究进展

芳纶、碳纤维、超高分子质量聚乙烯纤维并称为世界三大高性能纤维.因其可作为尖端武器的重要基础材料以及在民用领域具有广阔的应用前景,因此得到了极大的关注.由于国内研发水平的差距和国外的技术垄断,我国高性能纤维的研发虽然取得了相关进展,但仍然需要大量的进口.加强对高性能纤维的研究,具有重要的战略意义.系统地介绍了超高分子质量聚乙烯纤维的优良力学性能、优异的耐化学介质性能、优异的耐冲击性能和防弹性能及相应的用途.回顾了超高分子质量聚乙烯纤维的产业发展历史,展望了它们的应用前景,并对其进一步的研究、开发提出了相关建议.     

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。     

芳纶Ⅲ纤维及其复合材料制品研究进展

介绍了国产芳纶Ⅲ纤维的制作过程、力学性能和表面状态,复合材料性能采用NOL环、单向板及其复合材料容器进行试验。结果表明,芳纶Ⅲ纤维复合材料压力容器性能水平已达到国外同类纤维性能水平。芳纶Ⅲ纤维复合材料可以应用于高性能的航天产品,是我国目前可以开展工程应用的最高水平的国产纤维复合材料。     

低温等离子体表面处理对超高分子量聚乙烯纤维-环氧树脂粘接性能的影响及机理

超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂的粘接性能很差,给高性能轻型复合材料的研制带来困难。本文采用低温等离子体对纤维表面进行处理。结果表明,处理后的纤维表面能提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维,纤维与环氧树脂间粘接强度可提高5-8倍。粘接性能改善的原因是:由表面引入的多种含氧基团所形成的化学键力,由表面刻蚀坑产生的机械嵌合力。      

大成高强聚乙烯纤维的产业化及其复合材料研究

介绍了大成高强聚乙烯(UHMWPE)纤维性能及特点,以大成高强聚乙烯纤维为增强材料研制开发的各种性能优异的复合材料,在单兵弹道防护装备、航空航天、火箭、战斗机、舰艇、风力发电、高压气瓶、建筑工程结构加固等领域开拓更多的应用情况。     

超高分子量聚乙烯纤维的等离子体表面处理

本文采用低温等离子体对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理,以改善其与环氧树脂的粘接性能,为进一步研制高性能轻型复合材料提供科学依据。实验结果表明处理后的纤维表面能大大提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维;纤维与环氧树脂间粘接强度可提高近5—10倍。本文进一步分析了粘接性能改善的原因,并对粘接强度做出贡献的各种作用进行了综合的定量分析。     

PLASMA SURFACE TREATMENT OF ULTRA-HIGH MOLECULAR WEIGHT POLYETHYLENE FIBRES YUAN Chaoting GAO Shangling MU Qiwu(Chongqing Institute of Architecture and Engineering)——DING Yiping(Textiel Academy,Ministry of Textile Industry)

本文采用低温等离子体对超高分子量聚乙烯纤维进行表面处理,以改善其与环氧树脂的粘接性能,为进一步研制高性能轻型复合材料提供科学依据。实验结果表明处理后的纤维表面能大大提高,使环氧树脂能良好地浸润纤维;纤维与环氧树脂间粘接强度可提高近5—10倍。本文进一步分析了粘接性能改善的原因,并对粘接强度做出贡献的各种作用进行了综合的定量分析。     

超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究现状

介绍了超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的发展、制备和应用,指出了今后超高分子量聚乙烯纤维及其复合材料的研究方向.     

高性能纤维在防弹复合材料中的应用

探讨了纤维增强防弹复合材料的防弹机理,阐述了多种高性能纤维的优势与不足。重点介绍了Kevlar纤维、UHMWPE纤维、碳纤维、PBO纤维以及多种高性能纤维混杂工艺在防弹复合材料中的应用。最后展望了未来纤维增强防弹复合材料的发展方向,指出为满足未来对防弹材料的多方面高性能要求,对各种高性能纤维进行适当混杂是未来高性能防弹材料的发展方向。     

超高分子量聚乙烯纤维增强防弹复合材料研究进展

介绍了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维的特点、种类及编织结构,分析了UHMWPE纤维复合材料的防弹机理,总结了UHMWPE纤维的编织结构、树脂基体性能、界面性能等因素对防弹性能的影响,归纳了UHMWPE纤维防弹复合材料的优缺点,并对UHMWPE纤维复合材料的发展进行了展望。     

高性能纤维专利发展趋势与创新思路

结合近期赴德考察新能源和复合材料制品,介绍TAO公司独有的创新思路,但重点介绍共性专利技术在各种高性能纤维及复合材料中的应用,以及高性能纤维新品种与新型高性能纤维的专利,由此可看出近期高性能纤维专利的发展趋势.