Kevlar纤维UD布的力学性能研究

研究树脂种类和含胶量对Kevlar纤维无纬(UD)布拉伸和层间剪切性能的影响规律。利用万能材料试验机测试不同比例的水性聚氨酯与水性丙烯酸酯共混树脂以及含胶量对Kevlar纤维UD布拉伸和层间剪切性能的影响规律。结果表明:随着丙烯酸树脂含量的增加,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度呈先增大后减小的趋势;水性聚氨酯树脂∶水性丙烯酸树脂比例为1∶2,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度最大。在一定范围内,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度随着含胶量的提高,呈先增大后减小的趋势,且树脂含量26%,Kevlar纤维UD布的拉伸强度和层间剪切强度达到最大值。

环氧氯丙烷改性Kevlar纳米纤维对不同橡胶热力学性能的影响:实验与分子模拟

使用环氧氯丙烷对Kevlar纳米纤维(KNFs)进行改性,然后用环氧氯丙烷改性Kevlar纳米纤维(m-KNFs)分别对丁苯橡胶(SBR)和羧基丁腈橡胶(XNBR)及SBR/XNBR进行增强,并通过实验与分子模拟相结合的方式探究了3种纳米复合材料的热力学性能。结果表明,m-KNFs对SBR、XNBR和SBR/XNBR均有很好的增强效果,其中m-KNFs与XNBR基体之间的作用最强,m-KNFs可以有效改善XNBR与SBR的相容性。

Kevlar纤维叠层织物防弹机理和性能研究

选取多种形状的冲击体对Kevlar纤维叠层织物进行了弹道冲击实验。研究了Kevlar纤维受冲击时的表观破坏形态和微观损伤机理。结果表明:纤维的变形破坏随冲击物的形状和速度变化呈现出多形态、多阶段模式;纤维的微观变形形态为:除拉伸破坏外,断口处产生大量的侧向劈裂,并且呈现明显的塑性流动。同时研究了试样面密度、冲击速度等因素对材料防弹性能的影响规律。构建了材料防弹性能的一般方程。

Kevlar纤维增强尼龙6复合材料的界面结晶效应

采用阴离子接枝法对K ev lar纤维(KF)进行改性。利用偏光显微镜研究了未改性K ev lar纤维(KF 0)和改性K ev lar纤维(KF 1)增强尼龙6复合材料的结晶情况,界面横晶的形成机理及影响因素。结果表明,在尼龙6/KF复合体系中,KF 0和KF 1的加入都能诱发其表面的基体PA 6形成横晶,在低温下纤维的诱发横晶能力小,形成的横晶不致密、不完整;在高结晶温度Tc下形成的横晶完整而致密,纤维的诱发横晶能力大;KF 1与基体有较强的结合力,故其诱发横晶能力较KF 0强。

芳纶Ⅲ与Kevlar-49纤维组成、结构与力学性能的对比

通过红外光谱和元素分析对芳纶Ⅲ和Kevlar-49纤维的进行对比研究得出,芳纶Ⅲ纤维中存在含氮的芳杂环结构,并结合X射线衍射方法分析芳纶Ⅲ和Kevlar-49纤维的晶体结构,其中芳纶Ⅲ纤维的结晶度为30.44%,明显低于Kevlar-49。芳纶Ⅲ力学性能优于Kevlar-49,其拉伸强度、弹性模量和断裂延伸率分别为4250MPa、139MPa和3.2%。

有机高性能Kevlar纤维表面改性研究

试图通过化学处理方法在Kevlar纤维表面引入活性基团 ,从而达到对Kevlar纤维进行表面接枝改性的目的。通过红外光谱分析方法研究了甲苯 2 ,4 二异氰酸酯 (TDI)接枝Kevlar纤维的反应 ,探讨了水解时间对其产物中—O—H基含量的影响 ;纤维水解对接枝反应 ,及其己内酰胺的封端处理对接枝产物的影响。结果表明 ,纤维水解后含有较多的—O—H基 ,且有利于接枝反应的进行 ;而己内酰胺的封端处理可以得到稳定化的接枝产物。证明了只要在纤维表面引入少数活性基团就会有效地改善纤维 /树脂界面的结合。

Kevlar纤维增强复合材料动态压缩力学性能实验研究

通过实验较系统地研究了 Kevlar纤维增强复合材料的动态压缩力学性能 .实验结果表明 ,在冲击压缩载荷作用下 Kevlar纤维增强复合材料有明显的损伤软化现象和应变率效应 .针对 Kevlar纤维增强复合材料动态应力应变实验曲线 ,提出了含损伤的率相关动态本构方程 .由于所引入的损伤量反映了 Kevlar纤维增强复合材料内部基体开裂、脱层、纤维断裂等多种破坏模式的总体效果 ,因此所提出的本构方程形式相对说来比较简便并易于嵌入目前有关冲击力学的有限元或有限差分程序 。

Kevlar纤维-木粉/HDPE混杂复合材料的制备与性能

Kevlar纤维(KF)经氢化钠活化后与3-氯丙烯和3-氯丙基三甲氧基硅烷反应进行表面接枝改性,然后与木粉和高密度聚乙烯(HDPE)熔融复合制备了KF-木粉/HDPE混杂复合材料(KWPCs)。利用扫描电镜(SEM)、光电子能谱(XPS)、红外光谱(FT-IR)等方法对改性KF进行了表征,考察了KF用量及分布形态对KWPCs力学性能的影响。结果表明,将烯丙基和三甲氧基硅丙基同时接枝到KF表面,能改善KF与基体HDPE的界面相容性;与未添加KF的木粉/HDPE复合材料相比,添加少量(2%～3%)接枝改性处理的KF能明显改善KWPCs的拉伸和弯曲性能,同时抗冲击性能得到显著提高。

Kevlar纤维的聚丙二醇及丁烯二醇改性研究

探讨了聚丙二醇 (PPG)及 2 丁烯 1,4 二醇对Kevlar纤维的改性机理 ,并采用红外光谱分析法考察了Kevlar纤维表面用甲苯 2 ,4 二异氰酸酯 (TDI)酯化的情况。同时分别分析了用聚丙二醇和丁烯二醇对Kevlar纤维封端后产物的红外光谱图 ,结果表明 :封端后样品在 170 0～ 172 0cm-1处的吸收峰得到了加强 ,即—NCO转化成—CONH— ,封端效果明显 ;在相同用量的条件下 ,丁烯二醇的封端效果明显优于PPG。文中还比较了不同的nTDI∶n丁烯二醇 值对稳定化产物封端效果的影响 ,表明过量的丁烯二醇不利于纤维的进一步反应 ,nTDI∶n丁烯二醇 应控制在 1∶1左右。

UV处理对改善Kevlar纤维粘结性的影响

采用 UV处理 Kevlar纤维以改善它与树脂基体间的界面粘结性能 ,研究了处理时间及光敏剂对处理效果的影响。同时 ,通过 XPS和 SEM技术研究 Kevlar纤维表面化学组成和表面结构的变化 ,通过纤维断裂拉伸实验研究 UV处理对纤维抗拉强度的影响。结果表明 :UV处理对纤维的损伤较小 ,但表面极性基团增加 ,比表面积增大 ,从而提高了Kevlar纤维 /U P树脂的界面粘结强度。通过 UV处理 ,材料的拉剪强度可提高 16 .5 %。

尼龙6/Kevlar纤维复合材料的非等温结晶行为及熔融特性

采用阴离子接枝法对K ev lar纤维(KF)进行表面改性,并用挤出方式分别制备尼龙6/未改性K ev lar纤维(PA 6/KF 0)及尼龙6/改性K ev lar纤维(PA 6/KF 1)复合材料。利用差示扫描量热仪(DSC)研究了KF 0和KF 1对PA 6/KF复合材料非等温结晶行为与熔融特性的影响,并与PA 6进行比较。结果表明,KF 0和KF 1起成核作用,提高了基体PA 6结晶的起始温度Tconset,减小其总结晶时间ttotal,同时提高了PA 6熔融时低温峰的相对强度,其中KF 1的效果更为明显;随着冷却速率β的加快,PA 6/KF 0和PA 6/KF 1复合材料中PA 6组分与纯PA 6一样,其Tocnset移向低温,且PA 6的熔融热谱由单重熔融峰向双重熔融行为转变。

Kevlar短纤维对摩擦材料性能的影响效应

研制了以少量Kevlar纤维增强的摩擦制动材料 ,采用高速搅拌以及依电性顺序加料混合的方法 ,重点解决了Kevlar纤维的分散混料问题 ,并系统分析了Kevlar短纤维的分散、含量、长径比、取向等对摩擦材料性能的影响效应。

不同应变率下Kevlar49纤维束拉伸力学性能的实验研究

利用ＭＴＳ８１０材料试验机及旋转盘式杆杆型冲击拉伸试验装置对Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束进行了准静态拉伸及冲击拉伸实验研究，首次在应变率为１０－４／ｓ～１０３／ｓ范围内得到了Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束完整的应力应变曲线。实验结果表明，Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束的力学性能是与应变率相关的。在低应变率下Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束对应变率不太敏感，但比玻璃纤维束高；在高应变率下Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束对应变率敏感，但不如玻璃纤维束强烈；中应变率区是Ｋｅｖｌａｒ４９纤维束由应变率不太敏感到应变率敏感的过渡区。

MC尼龙6/Kevlar纤维复合材料的动态流变性能

利用应力熔体流变仪研究了MC尼龙6及MC尼龙6／Kevlar纤维（KF）复合材料的动态流变性能。结果表明，随着剪切频率ω的增加，MC尼龙6及其复合材料熔体的动态黏度η均减小，储能模量G′和损耗模量G″均增大；随着纤维用量的增加，MC尼龙6的熔体黏度呈增加的趋势；低频率时，纯MC尼龙6熔体以粘性流动为主，高频率时，熔体以弹性流动为主；加入纤维后，复合材料的熔体以粘性流动为主，且不同纤维含量的复合材料有着相似的G′～ω和G″～ω。这些结论也可由lgG′～lgG″关系图得到。

Kevlar纤维增强尼龙6复合材料的力学性能

对Kevlar纤维进行了改性,使其成为己内酰胺阴离子开环聚合的活性中心,采用阴离子接枝法在Kevlar纤维(KF)表面接枝尼龙6低聚物,并与基体尼龙6混合,用挤出和注塑方式制备了尼龙6/改性Kevlar纤维(PA6/KF1)复合材料。ESEM和XPS分析表明,Kevlar纤维表面接枝上了尼龙6低聚物。比较了尼龙6/未改性Kevlar纤维(PA6/KF0)和PA6/KF1复合材料的力学性能及破坏形态,同时探讨了其破坏机理。结果表明,接枝尼龙6的KF1增强了KF与尼龙6复合材料界面的相互作用,拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量分别提高了20.69%、12.26%和14.23%,但冲击强度降低了8.2%;当复合材料被破坏时,未改性纤维表面只粘附有少量的树脂尼龙6,而改性纤维的表面有较多的树脂包覆层,呈部分非界面脱粘破坏,具有良好的界面结合能力。

利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维的热解过程的分析

现代工业应用与技术领域要求材料具有良好的机械性质与热学性质,Kevlar纤维做为近年来材料领域研究的热点纤维材料,具有高强度、耐高温等良好的性能。纤维材料的性质依赖于自身的结构和组成,热分解过程对于研究材料的结构和热学性质有着十分重要的意义。热红联用技术做为一种新型的联用技术,既能定量又能定性地进行分析,在研究材料的热分解过程中具有明显的优势。由于Kevlar纤维的热分解过程在文献中少有报道,本文首次利用TG-FTIR联用技术对Kevlar纤维在室温到800℃的热解过程进行分析,得到了Kevlar纤维热解过程的详细步骤及各个步骤的反应产物。结果表明,Kevlar纤维的热解经历了3个阶段,分别为100~240,240~420,420~800℃。在500℃之前Kevlar纤维失重很缓慢,第三个阶段是纤维的主要失重阶段,最终固体的残留质量为56.21%。红外光谱数据表明,Kevlar纤维热解过程先释放出游离水,随后发生脱水反应和解聚反应,使纤维分子链断裂。最后纤维碎片进一步反应生成小分子气体,水、氨气、一氧化碳、二氧化碳为主要产物。其中水的析出量逐渐增大;氨气的析出量保持基本一致;一氧化碳仅在515~630℃产生,随后即氧化生成二氧化碳;二氧化碳的析出量经历了一个由于一氧化碳转化而产生的增长后,又下降到一定值保持稳定。

Kevlar 纤维的力学特征及其混杂复合材料的弯曲“屈服”行为

本文分析了Kevlar纤维的力学特征及其混杂复合材料的弯曲“屈服”行为,从理论上对该材料的“屈服”载荷和“屈服”应力作了估算,并采用声发射技术对“屈服’损伤进行了监测和验证。

Kevlar纤维改性尼龙6复合材料的等温结晶动力学及熔融行为

通过改性使Kevlar纤维（KF）成为己内酰胺阴离子开环聚合的活性中心,采用阴离子接枝法在其表面接枝上PA6低聚物,并与基体PA6混合,用挤出和注塑方式制备尼龙6/改性Kevlar纤维（PA6/KF1）复合材料。XPS,ESEM和FT-IR分析表明Kevlar纤维表面接枝上了PA6低聚物。DSC测试表明,Kevlar纤维对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6的结晶速率；由于表面接枝PA6的KF1与基体良好结合,阻碍了PA6分子链的迁移运动,导致其对PA6结晶成核作用不如未改性纤维（KF0）；在较低温度下（188-192℃）等温结晶后的PA6呈现Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ三重峰的熔融行为；而在较高温度（194℃）,纯PA6的熔融行为则呈现熔融双峰；KF的加入同时使PA6的熔融行为发生显著变化。

PTFE/Kevlar纤维编织材料摩擦损伤演变规律研究

目的通过对PTFE/Kevlar纤维编织材料进行不同循环次数的往复摩擦磨损试验,研究并揭示其摩擦损伤演变规律和损伤机理。方法采用MXW-5型摩擦磨损试验机,同时保持一定的位移和频率,对材料分别进行2、5、10 N等3种载荷等级下往复运动的不同循环次数试验。采用体视显微镜(SM)对材料磨损表面在试验过程中产生的宏观损伤进行分析,利用3D光学显微镜(3D-OM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)对损伤表面的微观形貌以及化学状态加以分析。结果3种不同载荷条件下的样品,在达到1000次循环往复运动之前,摩擦因数增大0.05,1000~5000次增幅减缓为0.02,并逐渐趋于稳定。不同循环次数下,损伤表面形成了不同大小的PTFE转移膜,将表面C元素覆盖。3种载荷下,编织材料的磨损机制主要为疲劳磨损。结论在载荷不变的条件下,随着循环次数的增加,前期编织材料磨痕表面部分区域会形成PTFE转移膜,对Kevlar纤维产生一定的保护作用,进而降低表面磨损程度。随着表面磨损程度不断加剧,磨痕表面形成的PTFE转移膜剥落,导致纤维重新暴露在表面,使磨损进一步加剧。同时,随着材料样品磨损不断严重,磨痕表面的氧化程度不断加深。

Kevlar缝线表面处理对炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料界面性能的影响

为了改善Kevlar缝线缝合复合材料的耐湿热性能,采用化学接枝烯丙基的方法对Kevlar缝合线进行表面改性处理。通过力学测试、扫描电子显微镜(SEM)、光电子能谱分析(XPS)对表面改性的纤维进行表征。实验结果表明,化学处理的Kevlar缝线表面变得粗糙,缝线表面氧元素的含量提高23%,在合适的处理条件下,缝线的拉伸强度降低很小。同时通过测试干、湿态下炭纤维/双马来酰亚胺树脂缝合复合材料层压板的层间剪切强度,研究了化学表面处理的Kevlar缝线对缝合炭纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能的影响。测试结果显示,表面处理后Kevlar缝线缝合的复合材料的吸湿率降低约52%,湿态层间剪切强度保持率提高15%。