分子量对PA1012及其复合材料性能的影响

以三种不同分子量及分子量分布的长碳链AABB型偶-偶尼龙1012(PA1012)为原料,探究了分子量及分布对纯PA1012以及PA1012/玻璃纤维(GF)复合材料结构与性能的影响。对不同分子量及分子量分布的PA1012的基础物理性能、热力学性能以及结晶行为进行表征和分析,结果表明,高分子量和宽分子量分布的PA1012具有更高的韧性、更小的热变形温度和更大的模塑收缩率。与GF复合后,PA1012/GF复合材料的力学性能和耐热性能相较于纯PA1012得到大幅提高,同时吸水率和收缩率明显下降。高分子量和宽分子量分布会降低PA1012/GF复合材料的结晶能力,有利于复合材料的韧性提高,使其刚性和耐热性能下降,纵向/横向收缩率差值增加。实际应用中如对材料刚性有较高要求,可选择分子量低/分子量分布窄的PA1012产品;若要求材料具有较高韧性,可选择分子量高/分子量分布宽的PA1012产品。

环境吸湿对玻璃纤维增强尼龙66材料性能的影响

通过研究两种玻璃纤维(GF)增强尼龙(PA)[GF增强PA66(A3WG6,巴斯夫),简称复合材料A;自制PA66+30%GF,简称复合材料B]在环境温湿度条件下调节不同时间后的吸湿状态,探讨了不同时间调节后PA复合材料的拉伸强度、拉伸弹性模量、拉伸应变、冲击强度及收缩率与调节时间的关系,考察了材料在常温环境下调节时间与材料含水率的关系,同时分析了水分对PA复合材料性能影响的机理。结果表明,在试验范围内,PA复合材料在常温环境中的吸湿率随着调节时间的延长而增加,环境吸湿速率在16 h达到最高,在168 h后趋于平稳。吸湿后的PA复合材料拉伸强度随着调节时间的延长逐渐下降,拉伸应变和拉伸弹性模量变化相对较小,冲击强度则随着调节时间的延长逐渐增大。当PA66复合材料A、B在环境温湿度条件下调节168 h后,材料的含水率分别为0.207%和0.145%,材料的拉伸强度分别下降了14 MPa和15.3 MPa,损失率达到6.9%和7.8%。当PA66复合材料A、B在环境温湿度条件下调节960 h后,材料的含水率分别为0.578%和0.439%,材料的拉伸强度分别下降了38 MPa和35 MPa,损失率分别达到18.6%和18.2%,材料的冲击强度则提高了12.3%和45.7%。PA66复合材料A、B在相同环境温湿度条件下调节不同时间后的物理力学性能、吸湿状态呈相同趋势。

聚丙烯/木粉复合材料的制备及性能

分别采用聚丙烯的固相接枝共聚物和熔融接枝共聚物作为聚丙烯/木粉复合材料的界面改性剂,研究两种多单体接枝共聚物用量对复合材料界面结构、拉伸性能、弯曲性能、抗冲击性能等的影响,并根据拉伸性能数据计算复合材料的界面黏结强度。结果表明:两种多单体接枝共聚物均能有效地提高复合材料的力学性能,并维持良好的热稳定性;随多单体接枝共聚物用量的增加,复合材料的力学性能提高,当多单体接枝共聚物用量为5 phr时,复合材料的界面相容性较稳定,力学性能最佳,界面黏结强度参数从2.56升至3.50以上,表明复合材料具有较强的界面黏结强度。

高性能纤维增强抗弹复合材料的研究与应用进展

简述了高性能纤维增强抗弹复合材料的研究与应用进展,重点介绍了玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚对苯撑苯并二恶唑纤维等高性能纤维及混杂纤维增强复合材料在抗弹防护领域的研究与应用现状,以及天然植物纤维等新型纤维增强抗弹复合材料的研究进展。指出纤维增强复合材料具有密度低、高效吸能、弹道性能优异等突出优点,在轻量化和高防护力的抗弹领域得到广泛关注和研究,可广泛应用于坦克、装甲车辆、武装直升机及单兵防护,满足未来战争高机动、高生存力的军事需求。

碳纤维含量对碳纤维增强聚醚醚酮复合材料弯曲性能和失效行为的影响

基于渐进损伤的VUMAT子程序,并引入了Johnson-Cook模型,通过Matlab生成了不同碳纤维占比的碳纤维增强聚醚醚酮(CFRP)复合材料,建立了三点弯曲有限元模型。通过分析应力—应变分布、载荷—位移曲线和吸收能—位移曲线得出以下结论:添加碳纤维有效改善了基体聚醚醚酮(PEEK)内部的应力—应变分布,显著提升了材料的力学性能、刚度和抗断裂性能。CFRP复合材料在三点弯曲过程中表现出更好的性能,能够承受明显的塑性变形,且有效避免裂纹扩展。此外,在相同位移载荷条件下,随着碳纤维含量增加,CFRP复合材料的位移逐渐减小。特别是在碳纤维质量分数为10%和20%的复合材料中,上表面和下表面的最大位移呈现出曲折的特点。结合应力—应变场的分布情况,这表明碳纤维的添加能有效提高材料的刚度和抗弯性能。

无损检测技术在纤维增强聚合物复合材料机械损伤监测中的应用进展

本文综述了近年来应用在纤维增强聚合物复合材料中无损检测技术的研究成果,分析比较了超声波技术、图像处理技术、基于X射线的无损检测技术(X射线摄影、X射线断层摄影技术与X射线暗场成像技术)、红外热成像技术的原理及特性,针对已有的无损检测技术和研究现状,对纤维增强聚合物复合材料无损检测技术未来的发展方向和应用进行了展望。

基于Giannakoopulou模型的MWCNT/GF/EP复合材料微波吸收性能研究

探究了加入不同质量分数多壁碳纳米管的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在X波段的电磁波吸收性能,基于Giannakoopulou模型引入透波层,研究了吸波层和透波层两者的比例和分布状态对吸波材料整体的吸波性能影响。结果表明,加入多壁碳纳米管质量分数为2%的多壁碳纳米管/玻璃纤维/环氧树脂复合材料在厚度为3.0 mm时,最大反射损耗为-44.5 dB,有效吸收带宽为3.3 GHz(8.2~11.5 GHz);通过合理设计吸波层和透波层两者的比例和分布状态,得到具有不同有效吸收带宽和吸收损耗峰值的吸波材料,反射损耗峰值最高达到-62.1 dB,有效吸收带宽为3.1 GHz。

基于振动传递率的层合板局部脱层损伤识别研究

为简单准确测出层合板结构的局部脱层损伤位置,提出了一种基于振动传递率函数稀疏化的局部脱层损伤识别方法。文章设计了含脱层GFRP层合板受迫振动的实验方案,并采集板面多点加速度响应数据,利用数据构建振动传递率函数图谱,选取局部稳态频段利用L1范数稀疏化提出脱层损伤指标TD;分析不同脱层位置,不同脱层程度对脱层损伤指标TD的影响。结果表明,该损伤识别指标TD的分布与实际试件脱层损伤的分布吻合性好,利用此指标可进行层合板脱层位置和脱层损伤识别,具有很好的工程应用价值。

ABS接枝粉料结构及抗氧剂用量对ABS树脂性能的影响

采用乳液接枝聚合技术,制备了核壳比为60/40、70/30且接枝过程中引发剂用量不同的ABS接枝共聚物胶乳,系统研究了丙烯腈⁃丁二烯⁃苯乙烯塑料(ABS)壳层厚度及水性抗氧剂用量对ABS接枝共聚物热氧老化性能的影响,同时通过熔融共混技术生产ABS树脂,测试了水性抗氧剂加入量和ABS壳层厚度对ABS树脂力学性能和表观性能的影响。研究表明:ABS壳层越薄,其ABS接枝共聚物的热氧老化性能越差。ABS壳层厚度对树脂冲击强度和表观性能均有影响。本研究使用的水性抗氧剂加入量在胶乳总重的1%(质量分数,下同)以下时,水性抗氧剂加入量越高,ABS接枝共聚物的氧化诱导期和氧化诱导温度越高。抗氧剂加入量在0.75%时,抗热氧老化能力达到较高水平。抗氧剂加入量对ABS树脂的力学性能无影响,对其表观性能如白度、黄色指数影响明显。

PA12/BaSO4改性材料的制备与性能

采用熔融共混法制备了尼龙12(PA12)/BaSO_(4)改性材料,添加多功能偶联增容改性剂YY-503以改善PA12与BaSO_(4)的界面结合力。研究YY-503和BaSO_(4)含量对改性材料的流动性能、力学性能和微观结构影响。结果表明,当YY-503质量分数为0.5%时,随着BaSO_(4)含量的增加,改性材料的熔体流动速率逐步增大,缺口冲击强度逐步降低,拉伸强度和断裂伸长率呈现先增加后降低的趋势;当BaSO_(4)质量分数为10%时,改性材料的拉伸强度和断裂伸长率达到最大值,分别为60.7 MPa和196.3%,比未添加BaSO_(4)时分别提高了9.6%和14.8%。扫描电子显微镜测试结果显示,当BaSO_(4)质量分数为20%时,其从未添加YY-503的PA12基体中大量脱离,而添加质量分数0.5%的YY-503后,BaSO_(4)脱离数量较少,两相结合力良好,说明YY-503的加入产生了良好的偶联增容效应。采用熔融共混制备的PA12/BaSO_(4)改性材料具有良好的性价比,具有广泛的应用前景。

仿生柔性抗缺陷材料研究进展

在众多人造材料中,强度和韧性是相互制约的,如何使材料在具有高强度的同时兼具较高的韧性,其关键在于通过结构设计赋予材料较强的抗缺陷能力。大自然中存在很多种能够兼顾高强度和高韧性的材料,而这类材料往往具有独特的天然抗缺陷结构,为合成材料的设计与制造提供了丰富灵感。本文介绍了材料抗缺陷特性的主要机理,综述了仿生高性能抗缺陷材料特别是柔性材料相关的研究进展。在天然抗缺陷原型的启发下,相关仿生材料也能兼顾高强度与高韧性等力学性能,进而实现材料承载能力和使用可靠性的提升。同时,本文对该领域的未来研究方向进行了展望。

CFRP二次切削加工表面的形成机理及试验研究

在实际加工过程中,碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber-Reinforced Plastic,CFRP)的制孔通常采用多工序工艺以优化制孔质量。然而,关于多工序加工中切削表面形成机制的详细解析尚存不足。针对此问题,本文构建了四种典型纤维取向(θ=0°、45°、90°、135°)下的二次切削仿真模型,深入探讨了二次切削过程中切削表面的形成机制及切削损伤的演变模式。研究结果显示,随着主轴转速n的增加,二次切削合力呈现显著的下降趋势;而进给速度Vf的提高则导致二次切削合力显著上升。进一步分析发现,当纤维取向为θ=0°时,首次切削的切削表面损伤对第二次切削的影响相对较小;而当纤维取向为θ=45°、90°或135°时,在第二次切削厚度小于首次切削纤维损伤层深度的条件下,第二次切削能够有效去除首次切削产生的损伤层,且不产生新的纤维损伤,从而显著提升切削表面的质量。

密胺树脂微胶囊/环氧树脂复合材料的制备及摩擦性能

以白油为芯材,密胺树脂为壁材,采用原位聚合法制备了白油-密胺树脂微胶囊。采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)及热重分析(TG)等对其性能进行表征。以制备的微胶囊为改性剂,采用本体浇铸法制备了密胺树脂微胶囊/环氧树脂复合材料。研究了密胺树脂微胶囊的加入量、磨损速度等对环氧树脂复合材料摩擦性能的影响,并对其力学性能及磨损表面形貌进行分析。结果表明,密胺树脂微胶囊的加入能显著改善环氧树脂的摩擦磨损性能,当密胺树脂微胶囊的加入量为3%,转速为0.2 m/s时,环氧树脂复合材料具有最低的摩擦系数,为达到0.057;转速为0.1 m/s时,具有最小的磨损率,为0.454×10^(-7)cm^(3)/Nm,下降了76.5%。

汽车车内VOC控制技术和评价方法

对汽车车内挥发性有机物(VOC)的排放源和标准法规进行了总结,并对车内VOC控制技术进行了系统性分析,包括内饰件的原材料制备、改性技术和生命周期评价(LCA)的研究进展。分析结果表明,内饰件是车内VOC排放的主要来源,其排放量与材料用量、展开面积呈正相关;VOC标准法规中,国外标准注重内饰材料自身有害物质含量的检测。此外,开发安全环保的低VOC材料,可从源头降低VOC的排放、协同控制汽车零部件各个生产阶段VOC的排放,是提高车内空气质量的重要途径。

有机磷系阻燃剂阻燃热塑性聚酯的研究进展

介绍了近年来针对聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)和聚碳酸酯(PC)阻燃所使用的有机磷系阻燃剂的最新进展。有机磷系阻燃剂因其品种繁多,应用广泛,阻燃效果优异,同时还具有增塑剂和润滑剂的功效。介绍了有机磷系阻燃剂的种类和阻燃机理。重点阐述了磷(膦)酸酯、磷杂菲、有机次膦酸、有机次膦酸盐化合物、磷腈化合物、氧化膦等阻燃剂在PET,PBT和PC等热塑性聚酯中的阻燃性能和作用机理。最后对热塑性聚酯用有机磷系阻燃剂的不足之处与未来研究趋势进行展望。

DOPO基反应型阻燃剂的制备及其阻燃热塑性聚氨酯

以10-(2,5-二羟基苯基)-10-氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO-HQ)和甲苯二异氰酸酯(TDI)为原料,通过加成反应成功制备了含端异氰酸酯基的DOPO基反应型阻燃剂(DRFR),并将其引入到热塑性聚氨酯(TPU)基体中,从而制备阻燃TPU复合材料,并对TPU/DRFR复合材料的阻燃性能、燃烧行为、热降解性能和力学性能进行研究。结果表明,当DRFR的质量分数为26%时,TPU/DRFR复合材料的阻燃等级达到UL 94 V-0级,极限氧指数达27.6%,且熔滴得到了明显的抑制。DRFR的引入促进了TPU基体的提前降解炭化,从而使TPU/DRFR复合材料表面形成了致密、均一且坚硬的炭层,其有效地在固相中发挥了“挡板”作用,使得TPU/DRFR复合材料的热释放速率峰值和总热释放量与纯TPU相比分别降低了49.64%和34.65%。与此同时,DRFR在分解过程中,产生的含磷自由基和惰性气体有效地在气相中发挥了抑制作用,从而使得TPU/DRFR复合材料获得了优异的火安全性能。此外,DRFR的引入对TPU分子链段起到了交联作用,显著增强了TPU复合材料的拉伸强度。

纤维增强塑料在体育运动器材中的应用

体育运动器材设计制备融合了材料学、机械设计学、力学原理等多门学科知识,其中材料是体育运动器材的主要影响元素。纤维材料拥有绝缘性好、耐高温、质轻、高强度、高弹等优点。本文介绍了玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、高强高模合成纤维、碳化硅纤维五种不同类型纤维增强塑料,并对这五种纤维在体育运动器材中的应用研究进行了综述。

木质素在合成可降解高分子材料中的应用研究进展

简述了木质素的结构、特性和分类情况,并综述了近年来国内外使用木质素来增强和改善聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯、聚乳酸、聚己内酯和聚丁二酸丁二酯等合成可降解高分子材料性能的研究进展。指出木质素与合成可降解高分子材料复合可以赋予复合材料多种功能特性,如紫外屏蔽、抗菌、阻隔等,并能改善材料的生物降解性能,同时实现降本增效的目标。最后提出当前木质素与合成可降解高分子材料复合材料工业化生产应用存在的问题,并对木质素基全生物降解复合材料的未来研究趋势进行展望。

聚苯乙烯/碳纳米管/纳米黏土导电复合材料的制备及性能

为了考察纳米黏土(NC)的引入对碳纳米管(CNTs)在聚苯乙烯(PS)树脂基体中分散的影响,使用NC作为非导电填料,通过熔融共混工艺制备了PS/CNTs/NC导电复合材料,探讨了NC与CNTs的含量及密炼时间对PS/CNTs/NC复合材料导电性能和力学性能的影响规律。扫描电子显微镜分析表明NC的加入减少了CNTs在PS基体中的团聚现象,并促使CNTs在较低添加量下形成了导电网状结构。复合材料的电阻率表征结果表明,在相同的CNTs含量下随着复合材料中NC含量的增加,体系电阻率呈现出逐渐减小趋势,并且在低CNTs添加量下,NC的引入促使体系电阻率降低的现象更明显,随着密炼时间的增加,体系电阻率呈现进一步减小的现象;力学性能表征结果表明,PS/CNTs/NC复合材料的拉伸性能总体上随着CNTs和NC含量的增加而增大,并且随着密炼时间的增加,复合材料拉伸强度最高可增加50.2%。NC与CNTs的质量比为1∶1时,可获得具有良好导电性能的复合材料。

纤维含量对汽车内饰用夹层结构植物纤维增强PP复合材料性能的影响

分别以竹纤维(BF)/聚丙烯(PP)复合板、麻纤维(JF)/PP复合板为表层,聚氨酯(PUR)泡沫为芯层,经热压成型制备夹层结构植物纤维/PP复合材料,通过万能力学试验机、导热系数测定仪和驻波管吸声系数测试系统对不同纤维质量分数的夹层结构复合材料进行性能测试及表征。结果表明,PUR夹层结构BF/PP复合材料的力学性能与PUR夹层结构JF/PP复合材料接近,其导热系数≤0.044 W/(m·K),吸声性能良好,燃烧速度≤20.28 mm/min,满足主机厂对汽车内饰构件用材料的要求,且当植物纤维质量分数为40%时,PUR夹层结构植物纤维/PP复合材料的综合性能最佳。