基于玻璃纤维织物的固-固相变树脂复合材料制备及电磁屏蔽性能

具备灵活热响应的电磁干扰(EMI)屏蔽复合材料是电磁防护、建筑工程、电子兼容等领域的理想候选材料之一。为制得该类EMI屏蔽复合材料,首先将异氰酸丙基三乙氧基硅烷(IPTS)与聚乙二醇(PEG)反应,获得具有高活性硅醇基团可自交联的柔韧固-固相变树脂(SPCR)基体,随后,通过SPCR封装被银纳米线(AgNWs)修饰的玻璃纤维织物(GFF)制备得到AgNWs/GFF/SPCR复合材料。测试了SPCR的结构和热稳定性,研究了AgNWs/GFF层数对复合材料电磁屏蔽性能的影响,最后测试了复合材料的热响应性能。结果表明,SPCR在保留原始PEG相变特性的同时具有优异的形状稳定能力,从而避免被泄漏。4层AgNWs/GFF组成的复合材料在2.8 mm厚度下的EMI屏蔽效能(SE)约为73 dB。电磁波吸收效能(SEA)随着EMI SE的增加呈现出递增的趋势,而电磁波反射效能(SER)在6~18 dB范围内波动。同时,反射系数(R)远大于吸收系数(A),AgNWs/GFF/SPCR复合材料表现出明显的反射主导屏蔽机制。此外,AgNWs/GFF/SPCR复合材料在升温和降温过程均表现出明显的温度滞后现象。因此,AgNWs/GFF/SPCR复合材料在电磁辐射防护和设备热管理方面具有广阔的前景。

玻璃纤维/碳纤维织物基复合材料的电磁屏蔽性能

为增强碳纤维织物复合材料对电磁波的阻抗匹配性,减少二次反射,采用玻璃纤维调控碳纤维织物组织结构,并将其与水性聚氨酯复合,设计并制备了5种玻璃纤维/碳纤维(G/C)织物复合材料。借助超景深显微镜、矢量网络分析仪、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对G/C织物复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能以及光热转化性能进行表征和分析。结果表明:在12.1 GHz下,纬纱采用2根玻璃纤维和单根碳纤维交替排列织造的G/C织物复合材料的屏蔽效能高达38.7 dB;G/C织物复合材料的组织结构变化可有效调控多种介电极化弛豫机制;G/C织物复合材料表面温度在模拟日光氙灯光源照射下响应速度快,其中玻璃纤维和碳纤维单根交替排列的G/C织物复合材料在2 kW/m^(2)光照强度下照射300 s时,其表面温度可达71.8℃。

光子晶体结构生色碳纤维/涤纶混纺纱线的制备及其性能

针对碳纤维难着色的问题,提出利用结构生色实现碳纤维/涤纶混纺纱线的着色。以聚(苯乙烯-甲基丙烯酸)胶体微球为结构基元,利用浸渍提拉法在碳纤维/涤纶混纺纱线上构筑光子晶体生色结构。分析组装液质量分数和自组装温度对结构色的影响,探究胶体微球在纱线表面组装成光子晶体的过程,利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)封装技术提升结构生色纱线的色彩耐久性。结果表明:当组装液质量分数为70%、自组装温度为40℃时,可以在纱线表面构筑得到结构色明亮的光子晶体;胶体微球在纱线表面的组装过程归纳为预备阶段、堆砌聚集和完备阶段;经PDMS封装后的结构生色纱线经历水洗摩擦后依旧保持原有的色彩鲜艳度。该研究可为实现彩色碳纤维制品的现代化生产和应用提供新的策略。

铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板的刀具磨损研究

以铣削玻璃纤维-碳纤维芳纶纸蜂窝板单因素试验条件为基础,研究切削参数对刀具磨损及加工质量的影响,分析菱齿化学气相沉淀(Chemical Vapor Deposition,CVD)金刚石薄膜涂层刀具(简称涂层刀具)的磨损机理,求出其后刀面磨损量的数学模型。结果表明:在其他切削参数不变的条件下,随着主轴转速n、铣削宽度ae的增大,或工件进给速度vf的减小,刀具后刀面磨损量VB均相应增大,且对玻璃纤维的加工质量影响显著;相比于硬质合金刀具,涂层刀具后刀面磨损量小,加工质量好,其磨损形式以磨粒磨损和涂层脱落为主。最后,对试验数据进行回归分析,得到涂层刀具后刀面磨损量的数学模型。

碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性研究

为研究碳-玻璃混杂纤维改性橡胶混凝土抗冻性,采用不同体积分数的碳纤维(CF)和玻璃纤维(GF)混杂纤维,通过力学性能试验和快速冻融试验,对其力学性能、相对动弹性模量、质量损失率进行了测定。研究表明:单掺碳纤维较单掺玻璃纤维更能减缓改性橡胶混凝土在冻融循环后的质量损失和相对动弹性模量的下降,且碳纤维和玻璃纤维两种纤维混杂后对改性橡胶混凝土的抗冻性能提升效果较单掺碳(玻璃)纤维和未掺纤维的普通改性橡胶混凝土更为明显;通过对碳-玻璃混杂纤维掺入提高改性橡胶混凝土的抗冻性能的机理进行分析,建立了抗冻耐久性评价参数和冻融损伤寿命预测模型,并对筛选出的六组配比进行相应力学性能测试,得出力学性能随所用纤维掺量的变化规律与最佳纤维配比,其规律与冻融试验结论相契合,可为寒冷地区混凝土建筑抗冻提供技术参考。

铺设碳纤维-玻璃纤维格栅的沥青混凝土路面融雪试验研究

冬季冰雪天气严重影响着城市交通和道路交通,为了尽快的使道路上的积雪融化,研究一种既方便又快捷的材料———碳纤维-玻璃纤维格栅,将这种材料作为导电发热体铺设在路表面下,在冰雪天气对导电发热体进行通电、产生热量,通过热传递的方式使路表面温度升高.文中对铺设了碳纤维-玻璃纤维格栅的沥青混凝土路面进行升温和融雪模拟试验,研究了2种不同铺设方案下,在温度为-6.5℃、发热通电功率控制在300W/m2时路面结构模型的升温情况,表明将格栅铺设在路面表层5cm以下较为合理.通过现场的融雪试验表明,这种路面能实现融化积雪的功能.

碳纤维-玻璃纤维拉挤板纤维质量分数和体积分数测试方法探究

通过结合ISO1172:1997《纺织玻璃纤维增强塑料,预浸料,模塑料和层压塑料纺织玻璃纤维和矿物质填料含量的测定》(煅烧法)测试碳纤维-玻璃纤维拉挤板中玻璃纤维质量分数和体积分数,ISO1183-1:2019《塑料非泡沫塑料密度的测定第1部分浸渍法、比重瓶法和滴定法》(浸渍法)测定碳纤维-玻璃纤维拉挤板的密度,复合材料混合定律,建立了一套碳纤维-玻璃纤维拉挤板中纤维质量分数和体积分数的测试方法。并按照GB/T3365-2008《碳纤维增强塑料孔隙含量和纤维体积含量试验方法》使用显微镜测定孔隙率,对结果进行修正。并通过试验验证,证明方法的可行性。

金属纤维混纺织物防微波辐射性能测试方法的探讨

介绍了一种金属纤维混纺织物防微波辐射屏蔽效率较为实用的测试方法 ,并采用该方法对部分金属纤维混纺织物的防微波辐射效率进行了测试和分析。结果表明 :金属纤维混纺织物的屏蔽效率与织物的紧度、组织结构。

碳纤维/玻璃纤维复合增强尼龙-6粒料

国内外有杆泵抽油设备中，扶正器是和抽油杆配套的一个关键部件，特别是在偏磨严重和斜井中，扶正器的作用尤为突出，如果不使用扶正器的话，很快就会出现油管和油杆同时损坏的“鱼死亡破”现象。扶正器在服役过程中，不但要承受较大的摩擦力和冲击力的作用，同时还受到工作环境中砂子、粉尘、酸、碱、盐及厌氧菌微生物等的腐蚀。因而实际工况要求扶正器须具有高的耐摩性，抗冲击性和耐复杂环境腐蚀等性能。

美用碳和玻璃纤维织物建造公路桥梁

美国建筑帅用23条碳和玻璃纤维织物构成的拱形结构建造了一座公路桥梁。将直径约30厚米的管子，通过膨胀、弯曲成适当的形状，再用树脂进行硬化，并排安装后用混凝土进行填充，最后再铺上桥板和压实的土壤，拱形结构就能支撑标准的砂和沥青路面了。

碳-玻纤维混杂复合材料杆体的力学与耐久性能研究

碳纤维与玻璃纤维混杂增强树脂基复合材料可以发挥碳纤维的高强、高模、耐疲劳性能与玻璃纤维的高应变、低成本等优势,满足工程结构应用需求.本文针对碳-玻璃纤维混杂增强环氧树脂基复合材料拉挤杆,发明了一套高效挤压-摩擦型锚固系统用于杆体力学测试,研究了纤维混杂模式(随机混杂与包覆混杂)对混杂杆体静力、湿热老化与疲劳性能的影响规律.研究表明:挤压-摩擦型锚固系统受力均匀,锚固效率高,适用于混杂杆体的力学性能测试;在一定的碳/玻璃纤维混杂比(2∶3)条件下,通过将碳纤维束随机分散到玻璃纤维束中制备的杆体可以避免包覆混杂杆体中的GFRP皮-CFRP芯界面薄弱层脱粘破坏,短梁剪切、拉伸与疲劳性能得到显著提升,实现了正混杂效应;在80℃高温浸泡下,随机混杂杆体受到碳-玻璃纤维/树脂界面劣化的影响,其界面强度保留率低于包覆混杂杆体.

用辐射方法制备PCL/玻璃纤维布和PCL/碳纤维布复合材料以及它们的生物降解性研究

观察了聚已内酯 (PCL) /玻璃纤维布和PCL/碳纤维布的机械性能的变化 ,通过对辐射交联的方法制备出了可生物降解聚合物涂覆纤维布复合材料。结果表明 ,γ辐射提高了复合材料的机械性能 ,这是由于所涂覆聚合物交联所产生的凝胶所致。在过冷态下通过γ射线照射 2 70kGy的PCL/玻璃纤维布复合材料的弯曲强度是未辐照样品的 1.5倍 ,弯曲模量提高到 1.35倍。通过酶降解试验和土埋法降解实验的研究 ,可以观察到降解导致了样品的失重。在酶降解试验中2 3h后 ,对于未交联材料涂覆的PCL完全降解掉 ,而交联样品中的PCL有 5 4%的失重发生。同样 ,在土埋法降解实验中 ,交联和未交联样品在一定的土埋时间后 ,也产生了样品的失重。未交联样品的失重率大于交联样品 ,这是由于交联样品所含有的交联网络结构阻碍它的降解。

碳纤维/玻璃纤维复合加固混凝土柱的抗压性能研究

本研究首次提出以碳纤维布和玻璃纤维布对混凝土柱进行复合加固的思路 ,进而进行了素混凝土柱、碳纤维加固混凝土柱、玻璃纤维加固混凝土柱和碳纤维 /玻璃纤维复合加固混凝土柱的对比实验研究 ,分析了工作机理 .结果表明 :与现行碳纤维加固方法比较 ,复合加固不仅使混凝土柱的抗压承载力和塑性均有一定地提高 ,而且使加固成本大幅度降低 .

自加热玻璃纤维织物增强复合材料的性能测试与分析

复合材料广泛应用于航空领域,但是飞机表面存在结冰和积雪的情况,给其航行带来巨大隐患。以碳纤维和康铜丝为加热丝,织出两种不同加热丝的玻璃纤维织物,再与聚酯树脂复合成板,随后测试了两种不同加热丝的复合板的加热性能和拉伸力学性能。结果表明,两种复合板的加热性能良好且差异较小,随着通电加热的时间增长,两种复合板的拉伸强度和弹性模量都出现下降的趋势,但加热丝为碳纤维的复合板的力学性能明显好于康铜丝复合板。因此,加热丝为碳纤维的复合板可以作为飞机的融雪化冰材料使用。

玻纤/碳纤间隔纱织物基CB/PA6复合材料的电磁屏蔽性能

为降低碳纤维间隔纱织物(CSF)基复合材料对电磁波的反射率,减少二次污染,采用炭黑(CB)/聚酰胺6(PA6)多孔材料分别与CSF和玻纤/碳纤间隔纱织物(G/C-SF)复合制备了4种CB/PA6/SF复合材料。探讨了CB含量、间隔纱织物种类对CB/PA6/SF复合材料的性能影响。借助超景深显微镜、扫描电镜、矢量网络分析仪、万能强力机、模拟日光氙灯光源系统、红外热成像仪对CB/PA6/SF复合材料的形貌结构、电磁屏蔽性能、介电性能、平面压缩性能以及隔热性能进行表征和分析。结果表明:这4种CB/PA6/SF复合材料在X波段(8.2 GHz~12.4 GHz)的平均总电磁屏蔽效能(EMI SET)的范围为40.2 dB~42.5 dB。由于CB含量的提升和玻纤的引入,CB/PA6/SF复合材料的吸收率(A)获得提高。CB/PA6/SF复合材料内部存在多尺度异质界面,进而可引发界面极化产生多种介电极化弛豫机制,增加其对电磁波的介电损耗。当CB含量由20 wt%提高至30 wt%时,其相应CB/PA6/SF复合材料的压缩性能均得到提升。此外,CB/PA6/SF复合材料隔热性能良好,在温控加热板上经过60℃、600 s恒温加热其上表面温度可保持在38.30℃~40.82℃。

溶胶固化法制备碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料

采用溶胶－凝胶工艺，在预处理的碳纤维表面涂覆了ＳｉＯ＿２与Ｌｉ＿２Ｏ－Ａｌ＿２Ｏ＿３－ＳｉＯ＿２膜。研究了纤维表面不同预处理及溶胶的性质对碳纤维润湿性的影响。借助扫描电镜观察了涂膜前后碳纤维的表面形貌，发现氧化物膜与碳纤维结合良好，膜厚约≤１μｍ。由溶胶－凝胶工艺制备的碳纤维－锂铝硅玻璃陶瓷复合材料，其三点抗弯强度与断裂韧性分别为６４６ＭＰａ与２０．１Ｍｐａ·ｍ￣１／２。并对影响复合材料强度的界面因素进行了讨论。

MBS对PC/ABS/纤维增强材料界面和力学性能的影响

本研究通过引入甲基丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)三元共聚物作为增容剂,成功制备了性能增强的聚碳酸酯(PC)/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)/玻璃纤维(GF)/MBS与PC/ABS/碳纤维(CF)/MBS共混合金。扫描电子显微镜(SEM)观察液氮脆断断面显示,MBS的加入显著改善了所有合金材料的界面黏附性。力学性能测试结果表明,添加质量分数1%的MBS后,PC/ABS/GF合金的拉伸强度、拉伸模量和缺口冲击强度分别提高了6.52%、53.87%和0.22%;在PC/ABS/CF合金中,添加质量分数3%MBS后,这些性能分别提升10.14%、45.10%和0.66%。然而,由于MBS的低熔点,其加入对合金的热稳定性产生了一定负面影响,导致热性能下降。研究表明,MBS的引入显著增强了PC/ABS基体的界面结合力和力学性能。

棉与再生纤维素纤维混纺织物定量方法的研究

目前对棉与再生纤维素纤维混纺织物的定量方法有两种,40℃(2.5 h)甲酸-氯化锌法费时费力,而70℃(20 min)甲酸-氯化锌法对棉的损伤较大,针对这一情况,本文提出改进研究。结果表明:使用70℃(10 min)甲酸-氯化锌法,测得的再生纤维素纤维的含量在FZ/T 01053—2007规定的允许偏差范围内,可满足检测需求;耗时短,结果稳定性良好,检验效率高;对于浅色样品的含量分析具有普遍适用性,对于深色样品应采用化学方法对其进行褪色预处理。

料浆对熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料的影响

针对航空发动机热端部件复杂结构存在的陶瓷基复合材料成型难度大的问题,以碳纤维织物为增强体,以有无添加粉体的两种树脂料浆为研究对象,开展料浆-熔渗工艺制备碳纤维织物增强碳化硅复合材料技术研究,探索两种料浆的注浆成型及熔渗工艺适应性,并对获得的复合材料基本性能进行表征。结果显示:有无添加粉体的两种料浆的黏度适中,在注浆工艺温度下具有3~5 h以上的注浆工艺窗口,通过注浆成型工艺均可获得少孔隙、质量均匀的树脂基复合材料;无粉体和有粉体的料桨固化物在900℃炭化后,孔隙率分别为39.6%和31.3%,残炭率分别为24%和76%,平均孔径分别为0.068μm和0.069μm,能够满足熔渗工艺的要求;采用添加粉体的料浆制备的碳纤维织物增强碳化硅复合材料具有更低的气孔率(3.54%)和更高的弯曲强度(162 MPa),满足航空发动机静止部件的应用要求。

棉与再生纤维素纤维混纺织物定量分析的研究

棉与再生纤维素纤维混纺织物有着优良的服用性能,但是因为棉与再生纤维素纤维的物理和化学性能很多相似之处,给棉与再生纤维素纤维混纺织物的定量分析带来较多的弊端,文中通过对比分析了甲酸-氯化锌法和显微镜法定量分析棉与再生纤维素纤维含量。指出,棉与再生纤维素纤维混纺织物定量分析时,显微镜法的精准度在一定程度上是优于甲酸-氯化锌法,可以结合实际检测情况优先使用显微镜法进行定量分析。