亚麻/聚丙烯复合材料的制备及拉伸、顶破性能

以亚麻纤维作为增强纤维,以聚丙烯纤维作为树脂基体,通过模压成型工艺方法,制备了绿色环保型亚麻/聚丙烯复合材料,主要研究了纤维长度、模压温度及保温时间对复合材料拉伸性能及顶破性能的影响.结果表明:模压温度对复合材料性能的影响最显著;当纤维长度为5 mm、模压温度为180℃、保温时间为40 min时,复合材料的拉伸性能最优;在纤维长度为5 mm、模压温度为170℃、保温时间为40 min时,复合材料的耐顶破性能最优.     

上浆量对碳纤维的立体织造损伤及其复合材料拉伸性能的影响

结合立体织造技术和树脂传递模塑(RTM)工艺制备了不同上浆量国产碳纤维的2.5D经向增强复合材料。使用毛羽测试法、复丝拉伸法及SEM分析了不同上浆量预制织物中经纱、衬经纱和纬纱的织造损伤情况。结果表明:碳纤维织造损伤率随着上浆量的增加而减小;2.5D经向增强复合材料中纱线的损伤率大小依次为纬纱、经纱、衬经纱。复合材料拉伸性能测试结果表明:当国产碳纤维上浆量为2.01%时,2.5D经向增强复合材料的性能最佳。     

损伤形式对三维编织复合材料拉压性能的影响

通过对损伤前后三维编织复合材料试件进行纵向拉伸和压缩实验, 分析了材料的拉、压刚度和强度的变化规律和失效形式。主要讨论了4 种损伤加工方案, 包括沿宽度方向单边切割、沿宽度方向双边切割、沿厚度方向单边切割及沿宽度和厚度方向同时切割。实验结果表明, 宽度方向损伤对拉伸强度、模量和压缩强度影响不大, 压缩模量下降了20 %左右; 厚度方向损伤对纵向拉伸、压缩强度和模量影响较大。编织角20°时, 拉伸、压缩应力-应变曲线接近于线性, 试件的失效方式趋向于脆性破坏; 编织角35°时, 压缩应力-应变曲线表现出一定的非线性。      

三维六向编织预制体的摩擦性能研究

采用190 tex石英纤维,编织三维六向长方体织物,并选用布鲁克(Bruker)UMT摩擦磨损试验机进行摩擦试验,分析三维六向编织预制体在不同载荷以及不同摩擦方向下的摩擦性能。结果表明,在摩擦速率为4 mm/s的情况下,随着法向载荷的增加,织物的摩擦系数不断增加;当载荷为3 N和6 N时,平行花节方向摩擦时织物的摩擦系数小于垂直花节方向摩擦时的摩擦系数;当载荷为9 N时,平行花节方向摩擦时织物的摩擦系数大于垂直花节方向摩擦时的摩擦系数。     

异制件用三维编织复合材料的拉伸性能

通过对具有不同减纱结构参数的三维编织复合材料试件做纵向拉伸实验,分析了该类材料的拉伸性能随编织工艺参数的变化规律以及材料的失效形式。结果表明,纤维体积含量相同时,减纱使复合材料的强度有所降低,初始模量变化不大;减纱点缺陷对复合材料拉伸性能影响较小,试件断裂断面位置具有随机性;如出现一段纱线空缺对性能影响较大,试件大都在减纱截面断裂;如必须减纱才能完成制件的外形尺寸,应使减纱点在整个制件内均匀分布,每个截面的减纱数量不超过总数的10%。     

孔洞型碳纤维三轴机织物/环氧树脂复合材料的弯曲和拉伸性能

以T300碳纤维为增强纤维材料,环氧树脂为树脂基体,采用树脂膜熔渗(Resin film infusion,RFI)工艺制备碳纤维三轴机织物/环氧树脂(Triaxial woven fabric/epoxy resin,TWF/EP)复合材料。通过三点弯曲试验和拉伸试验研究了复合材料试样的面内弯曲性能和面内拉伸性能,采用3D轮廓仪观察拉伸试验后试样的损伤形貌,并分析其损伤机制。研究结果表明：TWF/EP复合材料的弯曲弹性模量表现为准各向同性,复合材料的孔洞率、碳纤维束规格与弯曲弹性模量呈现显著正相关性,与拉伸模量呈现负相关性。在拉伸载荷作用下,TWF/EP复合材料的主要失效模式包括纤维束断裂、纤维束拔出和交错失效,拉伸断裂机制主要为纯剪切破坏、扭转剪切破坏、拉剪耦合破坏。此外,在渐进损伤过程中,应变集中区发生在纱线交织点处。     

三维编织材料在骨修复领域中的应用

综述了骨修复材料的发展历史和现在所使用的骨修复材料的一些缺点，介绍了三维编织材料；结构设计灵活，异型件一次编织成型，结构不分层，力学性能优良等特点，分析了其作为一种骨修复材料的优越性，包括和骨的结构相似性，力学相容性，生物相容性以及此种材料在骨修复中的应用等，最后提出了三维编织材料在骨修复应用中要解决的主要问题。     

“龟裂”纳米纤维片/玻纤织物复合预制体的层间渗流特性

结合静电纺丝技术和高温煅烧方法制备了“龟裂”TiO₂纳米纤维/玻纤织物复合预制体,使用光学显微镜对TiO₂纳米纤维片的制备工艺进行了优选,采用径向法测量了含有不同厚度TiO₂纳米纤维片复合预制体的渗透率,重点分析了层间“龟裂”纳米纤维片对玻纤织物预制体渗流模式的影响。结果表明,纺丝溶胶液用量为1.0~4.0 mL时可在玻纤织物表面制备出成型良好且附着力强的“龟裂”纳米纤维片;与空白玻纤预制体相比,复合预制体的主渗透率增加了2~3个数量级;复合预制体表现出的各向异性程度随溶胶液用量的增加呈增大的趋势,宏微观流动存在同步性,且随注入时间的延长,同步性更加显著。     

环氧改性水性聚氨酯上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响

使用自行合成的环氧改性水性聚氨酯(EWPU)上浆剂对碳纤维进行表面处理,主要研究了EWPU上浆剂对碳纤维表面及碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面性能的影响。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线光电子能谱(XPS)和静态接触角等表征方法对比研究了二次上浆处理前碳纤维(CF)和处理后碳纤维(MCF)的表面形貌、表面化学元素组成和浸润性的变化,并通过单纤维破碎实验和短梁剪切法,研究了EWPU上浆剂对碳纤维/氰酸酯树脂复合材料界面力学性能的影响。结果表明,经EWPU上浆处理后碳纤维表面O/C值增加了39.13%,表面活性官能团的含量增加了14.97%,碳纤维与树脂的初始和稳态接触角分别减小了19.41%和20.59%,碳纤维/氰酸酯树脂复合材料的单丝界面剪切强度和层间剪切强度分别增加了13.42%和14.29%。     

三维整体纺织结构复合材料的纤维体积含量分析

在复合材料的设计与制造中,纤维体积含量（Vf）是一个重要多数。本文论述了用不同纺织方法生产的预制件的几何模型从的推导公式及影响因素,为使用三维整体复合材料提供了理论基础。