玻璃纤维增强热塑性复合管性能评价方法研究进展

综述了连续玻璃纤维增强热塑性塑料复合管(GFT-RTP)的发展状况,介绍了GFT-RTP的结构以及在不同领域的使用要求,分析了GFT-RTP的失效方式和失效机理,包括受力、介质、时间等3个方面,给出了相应的检测项目,以支持GFT-RTP行业的健康发展。

用于煤矿井下充填的玻璃纤维增强聚氯乙烯热塑性复合管材的设计与制造

针对煤矿膏体输送所用的无缝钢管耐磨性差、更换困难等问题,制备了玻璃纤维增强聚氯乙烯热塑性复合管(PVC-RTP)用于煤矿井下充填,对管材的组成、连接方式、工艺流程和工艺参数进行了全面介绍,并检测了公称压力为9.5 MPa的管材的性能。结果表明,管材爆破压力为38.95 MPa,大于4倍公称压力;当试验压力为14.25 MPa、试验时间为100 h时,管材未破裂,未渗漏;试验压力为11.4 MPa、试验时间为1000 h时,管材未破裂,未渗漏;公称压力为11.4 MPa、ΔP/PN为48%,循环次数达到12000时,管材未破裂,未渗漏,具有质轻、高耐磨和耐蚀性能强的优点,能较好地满足煤矿膏体输送。

增强热塑性复合管在酸性环境下的耐蚀性能

增强塑料复合管被认为是解决酸性气田地面集输管道腐蚀问题的有效手段之一,内衬层、增强层与金属连接接头的耐蚀性能是增强热塑性复合管整体防腐性能的决定性因素。为此,采用高温高压釜、材料试验机、维卡软化温度测定仪和红外光谱仪等设备,测试了一种玻纤增强热塑性复合管内衬层、增强层与金属连接接头在模拟酸性环境(总压为10 MPa,H_2S分压为0.6MPa,CO_2分压为0.25 MPa,温度为80℃)下的耐腐蚀性能。结果表明:经高温高压环境浸泡试验后,内衬层材料PVDF及玻纤增强树脂层均发生了溶胀增重(增重率小于1%),PVDF拉伸强度下降了3.15%,维卡软化温度下降了3.4℃,PVDF结构成分未发生明显变化,玻纤树脂增强层拉伸强度下降了13.11%,PVDF和玻纤增强树脂适合作为酸性环境下应用的复合管机构材料;3种金属接头材质在模拟环境中腐蚀速率高低次序为:L360NS>316L>Alloy825,镍基合金825和316L属于轻度腐蚀,适合作为连接接头材料。

纤维增强热塑性复合管短期爆破强度及热性能分析

用扫描电镜观察了玻纤预浸带增强热塑性复合管横截面微观形貌并计算了纤维预浸带的缠绕角度,对该复合管的短期爆破强度进行了测试并与理论计算结果进行对比,测试了复合管的纵向回缩率及轴向线膨胀系数,并用层合板理论计算了复合管的轴向线膨胀系数。结果表明,计算得到的预浸带缠绕角度与实际缠绕角度一致,理论计算得到的复合管短期爆破强度和测试结果非常接近,复合管的轴向线膨胀系数计算结果与实际测试结果相差10%。

工艺参数对热塑性复合材料热压成型L形构件褶皱缺陷的影响

针对热塑性复合材料构件热压成型工艺产生褶皱缺陷问题,本文基于ABAQUS有限元软件建立了热塑性复合材料L形构件热压成型数值仿真分析方法,通过层合板力学性能和热物性能测试确定仿真分析所需材料参数,并通过试验验证了建立的仿真分析方法能够用于褶皱缺陷研究,在此基础上探究了层合板预热温度、模具初始温度和支撑弹簧刚度3个工艺参数对L形构件热压成型后褶皱缺陷的影响规律。结果表明:(1)层合板预热温度越高,模具初始温度越低,L形构件出现褶皱缺陷的区域越大,层合板预热温度为380℃时,模具初始温度为180℃时,褶皱缺陷的区域最小;(2)弹簧刚度过大或者过小,褶皱缺陷的区域都会增大,弹簧刚度为1.2 N/mm时,褶皱缺陷的范围最小。

碳纤维表面改性及其对热塑性复合材料界面性能影响的研究进展

基于复合材料界面作用机制,系统总结了碳纤维表面改性方法,分别讨论了不同碳纤维改性处理方法对热塑性复合材料界面性能的影响及相关研究进展。碳纤维表面进行改性处理是增强热塑性复合材料界面结合强度的有效途径。最后对碳纤维表面改性方法的未来发展方向进行了展望。

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展

拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。

天然植物纤维增强热塑性复合材料的研究进展

由石油化工原料制备的纤维材料的广泛应用导致环境污染问题日益严峻,研发绿色环保的新型纤维材料迫在眉睫。天然植物纤维具有可再生和可降解的特点,在当前强调绿色发展的背景下备受关注,在增强热塑性复合材料领域具有广阔的应用前景,使用天然植物纤维复合热塑性高分子聚合物制备性能优异的复合材料已经逐步发展为一项成熟的技术。该文总结了天然植物纤维结构和改性对复合材料性能的影响,综述了近年来天然植物纤维增强可降解和不可降解热塑性复合材料性能的应用进展,展望了天然植物纤维与可降解塑料复合材料的工业化前景。

硅烷偶联剂改性金属加热元件提高碳纤维/聚苯硫醚热塑性复合材料电阻焊接强度

以使用碳纤维为增强体,聚苯硫醚为树脂基体的碳纤维增强聚苯硫醚(Carbon Fiber Polyphenylene Sulfide,CF/PPS)热塑性复合材料为研究对象,对其电阻焊工艺进行了研究,获得了最佳工艺参数,并使用硅烷偶联剂对加热元件(304不锈钢金属网)进行改性。在探索最佳工艺参数时,使用了田口试验方法,设计了三因子三水平的正交试验,得到了在CF/PPS电阻焊试验最佳参数(电流为42 A,压力为2.0 MPa,时间为10 s)下的最大单搭接剪切强度(Lap Shear Strength,LSS)为24.5 MPa。运用硅烷偶联剂对加热元件进行表面改性,提高了聚苯硫醚与金属网之间的黏附性。与加热元件未进行任何处理的焊接接头相比,使用硅烷偶联剂处理加热元件的焊接接头搭接剪切强度为31.1 MPa,提高了27%。

连续纤维增强热塑性复合材料嵌件注射成型研究进展

连续纤维增强热塑性复合材料的嵌件注射成型工艺通过结合连续和非连续纤维增强热塑性复合材料的优势,提升了产品的力学性能和生产效率,广泛应用于航空航天和新能源汽车领域。介绍了连续纤维增强热塑性复合材料嵌件注射成型工艺特点及应用,综述了材料体系、界面改性、工艺参数对嵌件注射成型制件界面结合性能和力学性能的影响。最后总结了嵌件注射成型复合材料目前研究存在的问题以及提升界面性能的方法,并对未来发展趋势进行了展望。

热塑性复合材料系统安装结构的制备及仿真分析研究

热塑性复合材料已成为航空领域重点研究的材料,以民用飞机系统安装结构作为研究对象,通过工艺摸索给出了碳纤维增强PEEK热塑性复合材料层合板制备系统安装结构的工艺参数;采用Hashin失效准则和基于能量演化的刚度退化方法,建立了热塑性复合材料系统安装结构的仿真分析模型,较好地预测了结构的承载能力和失效模式;通过承载能力试验对仿真分析模型进行了验证,分析误差在20%以内,该方法可用于工程实践。该研究对热塑性复合材料在民用飞机结构上的应用具有一定的指导意义。

热塑性复合材料夹芯结构研究进展

从热塑性复合材料夹芯结构的设计、材料和制备等3个方面分析总结了国内外热塑性复合材料夹芯结构的研究现状,夹芯结构因为其高强度、轻量化以及功能集成等特点在承载和吸能等领域内广泛应用,展望了热塑性复合材料夹芯结构的未来发展趋势和前景。

纤维增强热塑性复合材料/金属连接界面调控研究进展

综述了纤维增强热塑性复合材料/金属界面连接机制和界面调控的国内外研究动态,涵盖粘附和机械结合两种机制。简要概述了粘附机制的主要结合力类型,探讨了粘附机制下连接界面轻度较差的原因;重点关注了机械方法、化学方法、金属表面增材处理和激光加工4类机械结合界面调控方法,其中化学方法的使用会对环境造成一定危害,且难以精确控制微结构的形貌尺寸。而金属表面增材制备微观结构的方法目前还存在难以实现完全锚固且易变形造成应力集中的问题。利用高能量密度激光对金属表面进行粗化、清洗以及引入化学基团,可以在毫米、微米和纳米等不同尺度下调控微结构形貌,对接头强度的改善效果远高于喷砂、喷丸、砂纸打磨、铣削加工等机械方法。同时,超快脉冲激光与材料相互作用时间极短,热影响小,能加工出跨尺度复合结构,相比于其他金属表面处理方式,超快激光表面处理能更大程度上提高接头强度。

纤维增强热塑性复合材料与金属连接技术的研究进展

纤维增强热塑性复合材料(FRTP)与金属的连接技术是多材料异质结构的关键制造技术。总结了纤维增强热塑性树脂基复合材料相对于传统金属材料的性能优势,分析了FRTP与金属连接技术的重要性和必要性,系统回顾了胶接、机械连接、混合连接和焊接四大类FRTP/金属连接技术的特点和发展,最后对未来FRTP/金属异质结构连接技术的发展、接头性能的改善提出了展望。

新型热塑性复合材料拉伸性能检测方法研究

随着科技的不断发展,新型热塑性复合材料在各个领域的应用越来越广泛。为确保多类型材料的质量和性能,研究人员一直在寻找新的检测方法。目前,较为常用的检测方法主要有非破坏性检测、化学分析、表面观察检测方法、机械性能测试等,但在实践过程中发现存在加强片脱落等问题。因此文章对新型塑性复合材料拉伸性能的检测方法进行综述,并提出一种新型检测方法。

碳纤维增强聚芳醚酮热塑性复合材料电阻焊接工艺研究

本文研究了以不锈钢金属网为电阻加热元件的热塑性复合材料电阻焊接技术,考察了电阻焊接工艺参数如绝缘膜材质和规格、焊接功率、焊接时间、焊接压力等对焊接质量的影响,揭示了各参数之间的多重关联制约关系。通过工艺优化,解决了焊接过程中的边缘效应和电流泄漏等问题,实现了180 mm长焊缝的高质量焊接。研究结果表明,当绝缘层为0.1 mm厚的PEI膜,焊接压力为2.0 MPa时,焊接试样的单搭接剪切强度达到40.5 MPa,高于材料本征值。

热塑性复合材料防撞梁模压成型工艺研究

通过对某型号不锈钢防撞梁结构进行热塑性碳纤维/聚苯硫醚(CF/PPS)复合材料铺层和受力分析,利用热压罐成型工艺制备热塑性复合材料层合板,最后采用机械臂自动化转移和热模压成型工艺,研究了CF/PPS料片加热软化制备防撞梁零件的可行性。另外,对热塑性复合材料防撞梁零件进行了测试,结果表明:热塑性复合材料防撞梁外观质量良好,无明显缺陷以及纤维紊乱等现象;平均厚度为2.867 mm;单件防撞梁零件平均质量为462.4 g,比原来不锈钢零件质量减轻约51.3%;孔隙率平均值为1.20%;热塑性复合材料防撞梁零件耐环境性能良好;三点弯力学性能试验与仿真结果偏差为4%;热塑性复合材料防撞梁产品生产效率为10件/h。

热塑性复合材料建筑模板研究及其发展趋势

建筑模板是建筑工程中常用的一种临时性支护结构,用于制作建筑结构中的模板,为混凝土浇筑提供支撑和定型,直接影响着建筑结构的质量、安全性和效率。该文将新型热塑性复合材料建筑模板的性能与传统木质胶合模板以及金属模板进行比较分析,总结了热塑性复合材料建筑模板的具体应用优势,为建筑模板的进一步发展提供了一定的指导。

碳纤维增强热塑性复合材料螺旋铣磨制孔损伤研究

目的研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度、切削力的变化趋势,分析各类典型制孔损伤的特点、形成原因及随工艺参数的变化情况,并研究添加冷却辅助降低切削温度对抑制制孔损伤的效果。结果随着刀具自转转速、公转转速和螺距的升高,切削温度分别升高了约46.43%、12.06%和95.97%;切削力随着自转转速的升高而降低,随着公转转速和螺距的升高而增大。当螺距达到0.45mm时,轴向力会有所下降。入口损伤和出口损伤主要以毛刺为主,损伤会随着各工艺参数的升高而加剧,孔壁损伤主要表现为涂覆、变形、裂纹等3种形式。添加冷却辅助后,制孔质量得到显著提高,高温下的刀具涂覆问题基本解决。结论切削温度是影响CFRTP制孔质量的主要因素,切削温度的升高导致树脂基体软化,使得切屑形貌从粉末状转变为连续薄片状,进而对切削力产生影响,树脂软化对制孔损伤有着明显的影响。冷却辅助能够明显地降低切削温度,从而起到抑制损伤的作用。

热塑性复合材料超声波焊接工艺研究进展

热塑性复合材料以其优越的性能已经被广泛应用于各个行业,而超声波焊接技术(USW)为热塑性复合材料连接提供了新的方法。本文首先对热塑性复合材料超声波焊接过程和焊接机理进行了介绍,其次详细分析了热塑性复合材料的焊接工艺以及导能筋形状对焊接过程中的影响和最佳焊接工艺,最后对热塑性复合材料和热固性复合材料以及金属之间的超声波焊接技术进行了讨论,并对热塑性复合材料超声波焊接的未来进行了展望。