水性环氧树脂-聚丙烯纤维改性水泥基快速修补砂浆性能研究

为改善机场道面修补砂浆脆性大和粘结性能差等问题,本文利用水性环氧树脂(WER)、聚丙烯(PP)纤维和硫铝酸盐水泥(SAC)制备出一种快速修补砂浆,并对其工作性能、力学性能、阻尼性能和耐硫酸盐腐蚀性能进行研究。结果表明,PP纤维和WER可显著提高快速修补砂浆韧性和粘结性能,使得快速修补砂浆2 h抗压、抗折强度和粘结强度分别达到22.3,5.1和3.7MPa,满足民用机场规范要求,同时可改善快速修补砂浆的阻尼性能和抗硫酸盐侵蚀性能。

原材料配比对环氧树脂砂浆性能的影响

研究了固化剂掺量、稀释剂掺量和石英砂填料掺量对环氧树脂砂浆的工作性能和力学性能的影响规律。结果表明:固化剂和稀释剂对环氧树脂砂浆的性能影响最为显著,其次是石英砂填料,固化剂、稀释剂、填料均对环氧树脂砂浆得流动度较大影响,可将环氧树脂砂浆得流动度在146~205mm之间变化。固化剂和稀释剂对凝结时间影响最为显著,填料影响次之,凝结时间可在143~285min之间变化。使用30份固化剂、15份稀释剂和20%填料掺量环氧树脂砂浆具有最好的力学性能,1d抗压强度和抗折强度能达到82.3MPa和23.9MPa。

麻纤维增强改性环氧树脂复合材料声学性能研究

为验证麻纤维增强改性环氧树脂复合材料的声学性能,探讨植物纤维改性材料制备某类乐器的可行性,以亚麻、黄麻、苎麻等麻纤维材料为例,制备了几种不同麻纤维增强改性环氧树脂材料,以增强改性环氧树脂材料代替木材制作打击乐器,采用自由振动方法对打击乐器的声学性能进行测试。结果表明:黄麻、苎麻增强改性后的环氧树脂基复合材料声学性能各占优势,与一般的枫木相比力学性能更好,但综合声学性能尚无法达到天然枫木的水平。

纳米颗粒填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料的力学性能

为探究纳米颗粒[纳米氧化铁(NFe)、纳米二氧化硅(NS)、多壁碳纳米管(MWCNT)]填充玻璃纤维增强环氧树脂复合材料(GFRP)的力学性能,对纳米颗粒质量分数分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.0%的纳米颗粒/GFRP材料开展了拉伸、压缩、弯曲及冲击力学性能试验,并结合扫描电镜(SEM)分析了纳米颗粒的种类及质量分数对试件力学性能的影响规律。结果表明,随着纳米颗粒质量分数的增加,试件拉伸强度均先增大后降低,纳米颗粒的良好分散性及与树脂间的黏聚力能够提升试件的拉伸强度,但过量纳米颗粒的掺入会形成积聚现象,使得试件拉伸强度降低。相较于GFRP试件,掺入纳米颗粒的质量分数为0.1%、0.2%、0.5%和1.0%时,MWCNT/GFRP抗压强度的增幅分别为25.31%、36.04%、26.84%和27.25%,弯曲强度的增幅分别为58.74%、63.21%、40.89%及43.11%,纳米颗粒的掺入使得试件抗压强度、弯曲强度、冲击强度均得到改善,颗粒种类及质量分数的不同使得试件力学性能提升效果存在差异。SEM试验结果表明,外荷载作用下纤维出现断裂、分层现象,纤维与纳米颗粒间存在的摩擦效应增强其力学性能,颗粒的积聚使得试件力学性能降低。

低温养护对环氧树脂基砂浆早期性能的影响及机理

环氧树脂基砂浆是一种快速修补材料,为研究低温养护条件对环氧树脂基砂浆工作性能及早期力学性能的影响,构建了全过程低温环境,分别进行了抗压强度、抗折强度、流动度、凝结时间以及内部温度测试,分析了环氧树脂基砂浆的微观结构。结果表明:环氧树脂基砂浆性能受养护温度影响较大,当养护温度为0℃时,流动度仅为112 mm,但随着温度升高流动度增长较快;低温养护使得砂浆内部热效应减弱,延缓了凝结时间;早期强度也损失显著,0℃时,砂浆养护1 d才形成强度,说明低温环境大大减慢了体系的固化速度。微观分析表明低温养护导致砂浆内部结构疏松,裂缝及孔隙增多,说明固化反应不完全,从而降低了砂浆的性能。当养护温度为20℃时,砂浆内部结构较为致密,宏观结构也表现出较高强度。

纳米填料改性环氧树脂建筑保温材料的制备及性能研究

环氧树脂基混凝土作为一种绿色环保的建筑材料,在道路修补和保温建筑中应用广泛。以环氧树脂E44为原料,二甲苯为稀释剂,纳米玻璃纤维为填料,制备了复合环氧树脂基混凝土,研究了不同纳米玻璃纤维长度对混凝土微观形貌、力学性能和保温性能的影响。结果表明,纳米玻璃纤维的掺杂发挥了“晶种”作用,促进了水化反应的进行,提高了环氧树脂基混凝土的密实度。纳米玻璃纤维长度的适当增加提高了混凝土与纤维的结合强度,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土的形貌最佳。随着纳米玻璃纤维长度的增加,混凝土的抗压强度和抗折强度先增大后降低。养护28 d,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土的抗压强度和抗折强度均达到最大值,分别为21.93和4.59 MPa。纳米玻璃纤维的掺杂改善了混凝土的孔结构,降低了导热系数,提高了保温性能,当纳米玻璃纤维长度为8 mm时,混凝土导热系数最低为0.147 W/(m·K),保温性能最佳。

剪切增稠凝胶/环氧树脂复合材料的制备及性能研究

剪切增稠凝胶(STG)是近年来引起人们极大研究兴趣的一种剪切增稠材料,表现出冲击硬化效应。将STG与环氧树脂材料进行复合,获得一种强度更高的STG增强环氧树脂材料,一方面解决剪切增稠材料在实际过程中的冷流问题,另一方面通过高分子聚合物与剪切增稠凝胶材料的耦合作用,进一步改善环氧树脂的脆性以抗冲击防护性能。采用热分析表征样品的热稳定性;采用电子万能材料试验机对复合材料进行了多重拉伸速率的拉伸力学性能测试;采用扫描电子显微镜对材料进行微观结构观察。

自修复与阻燃功能一体化玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的制备及性能

纤维增强环氧树脂基复合材料(FREPC)在实际应用中常因裂纹失效和燃烧破坏而受到限制。文中将自制的DA加合物(DOPO-FU-BMI)与糠胺(FA)配合,引入到环氧树脂DGEBA中,通过热压成型工艺制备了兼具自修复和阻燃双重功能的玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料。结果表明,DA加合物在复合材料中实现了均匀分布,提升了材料的热稳定性和玻璃化转变温度;复合材料通过动态可逆化学键的可逆Diels-Alder(DA)反应实现了裂纹的修复,当DA加合物质量分数为20%时,经2次“冲击-修复”循环后复合材料的强度保留率仍高达92.5%;同时,复合材料发挥了玄武岩纤维的阻燃特性优势,引入DA加合物后使其阻燃性能进一步增强,极限氧指数最高可达44.5%,较未改性复合材料提升25.4%。

微胶囊型自修复环氧树脂材料的力学性能及修复效率

为了探究自修复环氧树脂微胶囊的引入对树脂基复合材料的力学性能和修复性能的影响,将由原位聚合法制得的环氧树脂微胶囊和潜伏型固化剂邻苯二甲酸酐组成的修复体系加入到E51环氧树脂和固化剂改性聚醚胺中,通过实验研究了混合体系的剪切黏度,并进一步分析了材料的力学性能和修复效率。结果表明,复合材料的力学性能随着自修复组分含量的升高而降低,复合材料的修复效率随着自修复组分含量的升高与而升高,但修复后复合材料的抗拉强度并不是随着自修复组分含量的升高而递增的。综合分析实验结果得出的最优选择为自修复组分的比例为3/2,含量为8%(质量分数,下同),此时复合材料的抗拉强度为15.32 MPa,断裂修复后抗拉强度10.13 MPa,修复效率66.12%。

固化剂对环氧树脂砂浆修补材料性能的影响

主要探讨了固化剂的掺量、存贮时间及环境因素对环氧树脂砂浆性能的影响。研究结果表明，固化剂掺量为30份／100份环氧树脂时，环氧树脂砂浆早期强度发展很快，3d抗折强度为7．2MPa，抗压强度为24．4MPa；后期强度发展稍慢，90d抗压强度为53．1MPa。固化剂掺量为10份／100份环氧树脂时，后期强度很大，90d抗压强度为96．9MPa，但早期强度发展较慢，固化时间长。40℃环氧树脂砂浆固化迅速，3d抗折强度即高于12．5MPa，抗压强度可达48．1MPa。

环氧树脂基生物质复合材料的制备与性能

将十二烯基琥珀酸酐改性玉米秸秆作为改性剂,制备玉米秸秆/环氧树脂复合材料。利用FTIR和接触角测试对玉米秸秆及改性玉米秸秆进行结构表征,证明成功制备了酯化改性玉米秸秆。在环氧树脂中添加了不同含量的玉米秸秆及改性玉米秸秆,测试了复合材料的热性能和阻燃性能。结果表明,复合材料的反应速率提高,固化时间缩短。随着秸秆添加量的增加,复合材料的起始分解温度降低了26.98℃,残余质量增大了17.67%。由锥形量热测试可知,随着秸秆含量的增加,复合材料的HRR峰值和THR值分别下降了58.54%、45.02%。

拉挤成型锚杆环氧树脂基体及复合材料杆体力学性能研究

针对高强度复合材料锚杆拉挤成型的应用需求,开发了酸酐固化环氧树脂基体。研究了树脂基体的流变性能、固化性能和浇注体力学性能,并建立了Arrhenius粘度模型来预测树脂的粘度特性。结果表明,开发的环氧树脂基体具有粘度低、工艺操作期长、固化反应放热集中等优点,树脂浇注体的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度分别达到了74.25 MPa、4.48%、127 MPa,性能满足高强度复合材料锚杆拉挤生产工艺及性能要求。实验选取高强度玻璃纤维拉挤成型制备了直径22 mm的全螺纹复合材料锚杆,杆体的拉伸强度、横向剪切强度分别达到了1027.3 MPa、223.6 MPa,符合高强度复合材料锚杆要求。

湿热环境对环氧树脂基复合材料拉伸性能的影响

采用加速吸湿法得到玻璃纤维/L285环氧树脂基复合材料吸湿特性曲线,通过对比分析湿热处理前后的化学结构、断口微观形貌以及力学性能,研究了湿热环境对玻璃化转变温度、损伤机理、抗拉强度以及弹性模量的影响,探究湿热老化机制,为通用航空飞机的安全运行提供理论和实验依据。结果表明,该复合材料吸湿初期符合Fick第二定律,后期吸湿曲线逐渐趋于平缓,湿度一定时,温度越高,吸湿率越大,达到吸湿饱和时间越长。水浴温度由25 ℃增加到85 ℃时,饱和吸湿率增加209%,相应吸湿饱和时间增加46.50%;湿热处理后复合材料的拉伸断裂失效形式发生改变,抗拉强度降低30.97%,弹性模量在6%范围内波动,加载初期应力—应变曲线呈线性关系,后期呈非线性变化趋势;相对25 ℃干态试样,85 ℃湿态试样的玻璃化转变温度下降24 ℃,相应的化学结构未发生变化,但纤维-基体界面发生了不可逆的物理变化。

水性环氧树脂修复材料路用性能研究

为提高路面坑槽修复材料早期强度和稳定性,本文提出了一种冷拌冷铺型水性环氧树脂基(EAC)复合快速修复材料,通过劈裂试验、车辙试验、小梁弯曲试验及浸水马歇尔试验评价了EAC材料的路用性能。结果表明:相对于传统热拌沥青混合料,EAC材料耐高温性能及水稳定性得到了较大的提升,但低温性能略差;与冷再生修复材料相比,EAC材料的力学性质及适用性有所提升。

水性环氧树脂灌浆材料的制备及渗透性能研究

以水性环氧树脂E51为原料、二乙烯三胺(DETA)为固化剂,制备出了水性环氧树脂灌浆材料,研究了DETA用量对灌浆材料凝结时间、黏度、力学强度和渗透性能的影响。结果表明,随着固化剂DETA质量分数的增加,水性环氧树脂灌浆材料的初凝时间逐渐降低,黏度持续增大,粘接强度先增大后减小,热稳定性提高,热失重速率减慢,残炭率提高,渗透时间增多。当DETA质量分数为30%时,灌浆材料的初凝时间最短为8.0 h,对应时刻的黏度最大为80334 mPa·s;当DETA质量分数为25%时,灌浆材料的粘接强度和抗压强度达到了最大值,分别为2.94和59.9 MPa,对应的断裂延伸率为13.82%;在800℃时,DETA质量分数为25%的水性环氧树脂灌浆材料的残炭率为9.3%,渗透时间为1709 s,热稳定性和渗透性能较好。综合分析可知,DETA的最佳质量分数为25%。

耐高温阻燃环氧树脂碳纤维复合材料性能研究

本文针对耐高温阻燃环氧树脂碳纤维复合材料的力学性能、耐湿热性能、阻燃性能、防火性能进行研究,结果表明,耐高温阻燃复合材料具有良好的力学性能和阻燃性能。其中耐高温阻燃复合材料的阻燃等级为V-0级别,240 s内最大烟密度Dm为5.17,极限氧指数为39.5%,并通过烟毒性及防火试验,基本满足适航相关法规。通过上述性能研究,为阻燃结构功能一体化环氧树脂基复合材料在先进航空飞行器及发动机上的实际应用提供支撑。

环氧树脂基混凝土裂缝快速修复材料的制备及性能研究

为探究环氧树脂基混凝土裂缝快速修复材料的制备及性能,解决公路桥梁工程施工中的混凝土裂缝修补问题,文章基于正交试验方法对环氧树脂基修补砂浆的性能进行分析,确定了影响环氧树脂基修补砂浆的影响因素及其影响程度,并通过粘结性能试验评价了环氧树脂基修补砂浆的修补效果。结果表明:影响环氧树脂基修补砂浆无侧限抗压强度的因素排序为:水泥掺量>固化剂掺量>砂掺量,其最优配合比为环氧树脂:稀释剂:水泥:固化剂:砂=1∶0.1∶1.2∶0.1∶3.6;粘结性能试验结果表明,环氧树脂基修补砂浆具有良好的修补效果,修补后的混凝土抗压强度提高了18.9%;耐久性试验结果表明,热空气对环氧树脂基修补砂浆的耐久性能负面影响较小。

高性能环氧树脂改性沥青材料的制备及应用

为探讨高性能环氧树脂改性沥青材料的可持续发展,文章采用理论结合实践的方法,立足高性能环氧树脂改性沥青材料的性能优势,阐述了高性能环氧树脂改性沥青材料的制备,论述了高性能环氧树脂改性沥青材料的具体应用,包括在道路建设中的应用、在机场跑道建设中的应用、在隧道建设中的应用等,最后展望了高性能环氧树脂改性沥青材料的应用前景。研究结果表明,高性能环氧树脂改性沥青材料的制备及应用主要涉及环氧树脂与沥青的混合改性,以及这种材料在道路建设中的应用。其中,环氧树脂能够显著改善沥青的力学性能,即通过添加环氧树脂,可以形成热固性弹性体,从而改变沥青的热塑性行为,赋予其优异的耐高低温性能、粘结性能及耐水和溶剂性能。此外,环氧树脂的掺量对沥青的流变性能和自修复性能也有显著影响。

环氧树脂复合泡沫材料的压缩力学性能

对空心玻璃微珠填充环氧树脂复合泡沫材料进行了准静态压缩实验,研究了材料的宏观压缩力学性能,并提出了弹性模量和屈服强度的预测公式。此外,对压缩试件的断口进行了宏、细观观察,研究了材料的压缩破坏机理。结果表明,复合泡沫材料在压缩过程中,具有普通泡沫材料的应力-应变曲线的典型特征,在应变为2%左右时材料发生屈服,在应变大于30%后发生破坏。此外,材料的杨氏模量和强度均随密度的减小而下降,预测公式给出的结果与实验值基本一致。压缩试件断口的宏、细观观察表明,复合泡沫材料主要的破坏形式为剪切引起的弹塑性破坏。

纳米粒子改性环氧树脂及其复合材料力学性能研究

通过机械共混法制备了Al2O3纳米粒子改性环氧树脂基体,研究了纳米粒子含量对改性树脂基体力学性能的影响,并采用紧凑拉伸实验研究了纳米粒子改性环氧树脂的断裂韧性。利用改性树脂制备了玻璃纤维增强复合材料,研究了改性复合材料的力学性能与纳米粒子含量之间的关系。结果表明:纳米粒子的加入明显改善了环氧树脂基体的断裂韧性并且有助于提高树脂与纤维之间的界面粘接强度,因而使改性复合材料的层间性能明显提高而其他力学性能基本不变。