壳聚糖/海藻酸钙复合单丝的制备与性能研究

为解决聚电解质壳聚糖与海藻酸钠混合溶液相反电荷团聚,采用核壳喷丝头,将添加氯化钙的壳聚糖混合纺丝液和海藻酸钠纺丝液经喷丝头的壳层、核心分别喷出后,然后两种溶液之间发生缓慢的离子键络合,海藻酸钠在氯化钙作用下,缓慢变为海藻酸钙,并在重力作用下牵伸,得到结构均匀致密的复合单丝。通过对复合单丝结构、性能分析表明,2%壳聚糖溶液中氯化钙溶液添加量为壳聚糖溶液质量的7%,1.5%海藻酸钠溶液,复合单丝的强力达到1.14 cN/dtex,较未加入氯化钙的复合单丝提高了55.4%,在水中浸泡1 h后的溶胀比达到33.2,表明该复合单丝制作的敷料保水性能好,具有较好的应用前景。

电阻法在单丝碳纤维复合材料体系界面相传载能力评价中的应用

为研究纤维增强树脂基复合材料中界面相应力传递性能差异,对T300碳纤维单丝进行拉伸实验,同步测量碳纤维单丝的电阻和应变对应关系,采集的数据表明二者存在线性关系,通过计算得到其灵敏系数K.然后搭建二维加载平台对斜十字模型进行拉伸,并通过数码偏光显微镜实时观察加载状态下的应力分布,结果表明中心区域应力均匀.在此基础上,将单丝碳纤维电阻测量法和斜十字模型相结合,利用灵敏系数确定斜十字模型中碳纤维与基体的界面相剪切应力,结合电阻法中灵敏系数来确定单丝复合材料体系界面相应力传递效率,结论实现了混合载荷下界面相力学性能的测量.

复合材料界面微观力学表征方法及界面细观力学模型研究进展

复合材料界面的应力传递对材料的性能有着重要的影响,对于界面相的组成、结构、使用温度及强度的研究极为重要。文中对单丝复合材料界面微观测试方法进行了归纳总结,重点介绍了微观测试方法在高温下、动态载荷加载过程中、串珠纤维表征、原位检测可视化等界面表征方面的研究现状,并介绍了细观力学模型在界面失效、界面增强机理等方面的研究进展。最后分析了目前研究中界面理论的缺失,并就未来的研究方向进行了合理性建议。

基于弹塑性剪滞理论的单丝复合材料段裂过程的蒙特卡罗模拟

单丝复合材料段裂试验(SFCFT)中,随着外载荷的增加,纤维出现了随机脆断的现象,并在一定的载荷下纤维的段裂数达到"饱和"状态(即纤维段裂数目不再增加),该试验常用于表征纤维与基体间界面性能。针对该试验,本文中充分考虑了组分材料的真实性能(即基体材料的弹塑性性能),利用弹塑性剪滞理论进行纤维与基体间的应力传递分析,初步获得较真实的纤维轴向应力及界面剪应力分布形式;在此基础上,考虑纤维强度分布的非均匀性,利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对试验中纤维的随机段裂过程进行了模拟预报,获得载荷与纤维的段裂数的关系。模拟预报与试验结果比较吻合,表明该应力分析及模拟方法的有效性。

单丝复合体系渐进损伤过程模拟及组分性能对损伤过程的影响

为研究单丝复合体系在单向加载过程中的应力传递及损伤演化规律,基于剪滞模型建立了渐进损伤过程的三维数值分析模型。单丝复合体系的渐进损伤过程曲线和临界状态下的纤维段数、应变载荷及纤维轴向应力分布均与文献试验结果非常吻合,表明本文所提出的单丝复合体系渐进损伤模型能够有效模拟单丝断裂过程中的损伤起始、损伤演化和断裂临界状态。研究了模型中组分材料的模量和强度对损伤过程的影响。结果表明:保持组分材料强度不变,增加纤维的模量能够加快损伤过程,基体模量和界面模量的增加对单丝复合体系渐进损伤过程影响不大;在组分材料模量及界面强度不变的情况下,随着纤维强度的增加,单丝复合体系渐进损伤过程的起始应变载荷和临界应变载荷均增加,临界状态下的纤维断点数减少。

自清洁功能化锦纶6的开发研究

自清洁功能纤维用在纺织领域,不仅可缓解洗涤带来的环境问题和能源问题,还能有效屏蔽和消解如细菌、病毒、污渍等各种污染物,避免污染物通过皮肤或呼吸道对人体造成伤害,所以具有自清洁功能的纤维织物可广泛应用于日常服装、生化防护服、医疗保健、农场、环境、军事等领域。本文以己内酰胺为原料,采用皮芯结构纺丝组件制备PA6皮芯复合单丝。采用原位聚合工艺分别制备皮层和芯层,其中皮层为超细PTFE粉末掺杂改性的PA6,芯层为纳米二氧化硅掺杂改性的PA6,大大提高其自润滑自清洁性能和尺寸稳定性。同时调整纺丝温度、牵伸倍数等工艺参数,实现纺丝过程中单丝的皮芯比例可控,得到具有更加优异性能和应用价值的尼龙纤维材料。