竹纤维复合材料性能影响因素的综合衡量

模糊理论应用领域很广泛,已在天气预报、图像识别、地质地震、交通运输、医疗诊断、信息控制及人工智能等诸研究领域有较好的应用。为此,给出了影响竹纤维复合材料性能因素的模糊数学综合评判模型;定量地论述了各因素对竹纤维复合材料性能的影响程度,为竹纤维复合材料研究提供了一种有效的研究方法。

竹纤维增强复合材料健身器材受力结构拉伸破坏行为研究

碳纤维、玻璃纤维复合材料等虽然具备极为优异的性能,但在生产、使用、废弃物处理环节却普遍存在一定的污染问题。为解决这一问题,以竹纤维这一天然纤维制备了一种增强复合材料,并以某型号健身器材的受力结构为例,对竹纤维增强复合材料的拉伸破坏行为进行分析。结果表明:材料离散单元尺寸、纤维体积百分含量、纤维强度分布等因素均会对竹纤维增强复合材料健身器材受力结构拉伸破坏行为造成影响,但影响程度和规律存在差异。

基于真空辅助树脂传递模塑成型不同纤维形态竹纤维复合材料性能研究

为探索不同形态竹纤维(BF)对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)过程中环氧树脂(EP)浸渍纤维效果及BF/EP复合材料性能的影响,采用经机械碾压2次、3次、4次得到3种不同形态的BF(BF-2、BF-3和BF-4),通过湿法层铺工艺将BF制作成竹纤维毡(BFM),再利用VARTM制备出纤维含量为45wt%的复合材料BF-2/EP、BF-3/EP和BF-4/EP。采用ESEM、超景深显微镜、力学试验机、TG、DMA和Micro-CT对BF、BFM和BF/EP复合材料性能进行表征。研究结果表明:随纤维长度减小、纤维分离度增加,导致湿法层铺成型的BFM蓬松度降低,树脂注射难度增大,BFM-4在树脂注射时会发生纤维堆积,BF-3/EP复合材料吸水率最低。BF-2的长度较长、分离度低,虽保持了BF束自身结构与性能,但是与树脂界面结合性能差,长度与分离度适中的BF-3制备的复合材料力学性能最佳,弯曲强度、弹性模量、剪切强度和冲击韧性分别为97.90 MPa、7.2 GPa、17.01 MPa和8.11 kJ/m^(2)。BF加速了BF/EP复合材料的热解,BF-4/EP复合材料因BF-4中半纤维素含量少,热解温度有所提高。BF能够提升EP的刚性,BF-3与树脂界面结合最佳,孔隙体积占比仅为0.04%,BF-3/EP复合材料储能模量最大值高达5198 MPa。使用VARTM制备BF/EP复合材料时,BF尺寸与分离度是影响纤维与树脂界面结合性能和BF/EP复合材料性能的关键因素。

生物可降解竹纤维增强塑料复合材料成型工艺

生物可降解竹纤维增强塑料复合材料是以竹纤维和生物可降解塑料为原材料经过特定工艺加工而成。其成型工艺主要包括模压成型、注射成型、挤出成型以及层压成型等。本文较详细阐述了上述4种成型工艺及成型过程中关键问题。

竹纤维/废弃聚乙烯复合材料力学性能研究

采用热压成型法制备了竹纤维/废弃聚乙烯(PE)复合材料,研究了偶联剂和竹纤维含量对复合材料力学性能的影响,通过扫描电镜观察偶联剂处理前后竹纤维表面形貌变化,并通过高清显微镜观察了复合材料冲击后的断裂形貌。结果表明:随着竹纤维含量的增加,竹纤维/废弃PE复合材料的拉伸性能先下降后上升,弯曲性能和冲击性能先上升后下降;偶联剂改性处理对竹纤维与废弃PE界面黏合性、相容性和黏结强度的改善作用明显;未改性和改性后复合材料中竹纤维和PE的质量比分别为9∶3和6∶3时,拉伸性能最好,拉伸强度分别为19.09 MPa和21.10 MPa,未改性和改性后复合材料中竹纤维和PE的质量比为7∶3时,弯曲性能和冲击性能最好,弯曲强度分别为29.94 MPa和34.96 MPa,冲击强度分别为11.94 kJ/m^(2)和15.13 kJ/m^(2)。

竹纤维碱化改性对竹纤维/聚丙烯复合材料性能的影响

用不同浓度的NaOH溶液对竹纤维(bamboo fiber,BF)进行表面改性处理,一定温度烘干后,通过熔融挤出制备了竹纤维/聚丙烯(BF/PP)竹塑复合材料。采用示差同步扫描热分析仪(TG-DSC)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电镜(SEM)等对预处理前后BF的结构进行表征,并研究了复合材料的力学性能。结果表明:改性后BF的热稳定性升高,形成疏松的纤维束;复合材料的力学性能显著提高。其中用3%的NaOH溶液改性BF制备的复合材料的力学性能最佳,冲击强度较纯PP可提高100%,屈服强度提高14.8%。复合材料冲击断面SEM显示,一定浓度的NaOH溶液改性可以明显提高BF与PP基体树脂间的相容性。

竹纤维/聚丙烯复合材料应力松弛时间的实验表征

以不同配比的竹纤维/聚丙烯复合材料为研究对象,借助转矩流变仪测试其混炼加工过程中的扭矩-时间曲线通过数据拟合的方法计算复合材料在不同加工条件下的剪切应力松弛时间,评估剪切应力松弛时间与注塑制品翘曲变形之间的相关性。结果发现,竹纤维的加入有效降低了复合材料的剪切应力松弛时间,而偶联剂的使用却延长了剪切应力松弛时间。通过增加剪切速率与升高温度均可以降低复合材料的剪切应力松弛时间。复合材料的剪切应力松弛时间与注塑异型制品的翘曲变形具有显著相关性,剪切应力松弛时间越短,制品的翘曲变形越小。对竹纤维填充聚丙烯复合材料应力松弛机理与相关因素影响规律的研究对优化异型复合材料制品加工工艺参数、改善尺寸稳定性、提升生产效率具有重要的理论与实践意义。

硅烷用量对竹原纤维增强复合材料性能的影响

为明确改性剂用量对复合材料力学和热学性能的影响,以化学机械法制备的高长径比毛竹竹原纤维为增强相,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)为偶联剂,热压制备45%竹原纤维/高密度聚乙烯(HDPE)复合材料,用环境扫描电镜(ESEM)、傅里叶红外光谱仪(FTIR)、X射线光谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)对改性竹原纤维和复合材料进行界面分析。结果表明,随着KH550用量增加,复合材料的力学强度呈现先增强后减弱的趋势,当KH550用量为1%时,复合材料的力学性能较佳,与未改性的复合材料相比,其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度和冲击强度分别提高了13.8%、21.8%、28.1%和24.5%,但其热稳定性略微下降。ESEM、FTIR和XPS的分析结果表明,改性竹原纤维表面极性降低,KH550与竹原纤维的羟基发生化学反应,复合材料的界面相容性增强;改性后纤维的结晶度下降,纤维大分子链柔顺性增强,竹原纤维和塑料基体之间的界面结合增强,而改性复合材料的结晶度升高,刚性增强。

竹原纤维增强聚乙烯复合材料的制备工艺研究

采用自制的长度为10~25 mm、平均长径比为285.7的毛竹竹原纤维(BF)作为增强相,聚乙烯(PE)塑料为基体,热压制备B F/P E复合材料,分析热压温度和纤维含量对复合材料力学性能和吸水性能的影响。研究发现,热压处理可以提高PE的熔融流动以及竹纤维的表面渗透性,促进竹纤维和PE的物理机械结合;当热压温度由150℃增至180℃时,复合材料的力学性能增强。适量竹原纤维可较好增强PE基复合材料力学性能,但会降低材料的耐水性。随着纤维含量的增加,B F/P E复合材料的拉伸和弯曲性能呈现先增加后降低的趋势,冲击强度不断降低,当纤维含量为30%时,复合材料的综合力学性能较佳,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别为18.57 MPa、27.17 MPa、2238.22 MPa、33.17 kJ/m^(2),24 h吸水率为9.29%。

纳米碳酸钙浸渍改性工艺对竹塑复合材料拉伸性能的影响

为探寻竹纤维表面改性技术应用于植物纤维增强热塑性聚合物复合材料中的理论依据,用硫酸盐法制取竹纤维,以聚丙烯(PP)为基体,竹纤维为增强相,采用平压成型工艺制备竹纤维/PP复合材料,探索了纳米碳酸钙(CaCO_3)浸渍改性工艺对复合材料拉伸性能的影响,并利用场发射环境扫描电镜、力学测试机对其断口形貌和力学性能进行表征。结果表明:在温度25℃,搅拌速度500r/min的条件下,当纳米CaCO_3添加量为1.00×10-2 g/mL,分散剂EDTA-2Na添加量为8.50×10-4 g/mL,浸渍混合时间为25min时,竹纤维/PP复合材料的拉伸性能较优。

使用竹（瓜多竹）制造强性轻质复合材料

虽然天然纤维如竹纤维的具有综合优势和良好的力学性能，但是还不能被用作高性能材料。在对竹纤维复合材料（BFC）的实际应用中，仍然需要克服许多障碍。例如，在复合材料生产过程中的热降解，这种障碍使复合材料的基质仍局限于熔点相当低的热塑性塑料（如聚丙烯）。还有湿度敏感性，尤其是在复合材料的使用时。在本研究中，对最终的复合材料的表现形式有一个更深入的了解，揭示了单竹纤维（singlebam boofibres）随不同的温度一时问变化的特征。对于单向（UD）竹纤维热塑性复合材料（BTC）（用聚丙烯和马来酸酐接枝聚丙烯做为基质），进行了两个纤维方向的弯曲测试。此外，本研究也对单向竹／环氧复合材料（BEC）暴露在不同的湿度水平下的特征进行了描述。结果表明：纤维的强度值约为800Mpa，并通过一种新的绿色机械提取工艺获得一个43Gpa的杨式模量（Young’s modulus），虽然这些特性在温度高于170℃会退化。利用对竹纤维热塑性复合材料（BTC）的三点弯曲测试力学性能评价表明，这种材料的性能表现是合理的，但是仍有必要进行进一步的工作以提高纤维基质的界面强度。单向竹／环氧复合材料（BEC）具有很好的性能，但仍应增加相关的统计以研究它随着相对湿度提高时的失效应变和强度特性。

绿色建筑材料及施工技术应用于建筑节能工程中的分析

为了提高建筑物的节能性能和可持续性发展,本文采用文献调查与数据分析的方法,研究了绿色建筑材料和施工技术在建筑节能工程中的应用。文章首先分析了绿色建筑材料如聚氨酯保温板、LED照明系统、气凝胶和竹纤维复合材料等的具体应用,并针对气凝胶和竹纤维复合材料的优异性能进行详细阐述。接着探讨了绿色施工技术如预制构件、太阳能利用技术、雨水收集与利用技术和无土绿墙技术。结果表明,这些绿色建筑材料和施工技术应用于建筑节能工程中,有助于降低能耗、提升建筑品质与舒适度、增强经济效益及实现可持续性发展。

竹纤维环氧树脂复合材料孔隙特征及其表征方法

孔隙是影响环氧树脂基复合材料性能的重要因素之一。以多级孔隙结构竹纤维为增强材料的竹纤维环氧树脂复合材料(BFEC)存在多态性孔隙结构,复合材料性能与孔隙特征存在复杂的关联性,对孔隙进行深入系统地研究具有非常深远的意义。文中分析了BFEC复合材料的孔隙类型、形成和控制方法以及孔隙特征对复合材料性能的影响,对孔隙常规表征方法和新技术手段进行了分类归纳,总结了BFEC复合材料孔隙研究中存在的问题,并提出未来研究方向,以期为调控BFEC复合材料孔隙特征以及揭示孔隙对复合材料的影响提供参考。

防撞梁结构设计与碰撞性能研究

目的研究汽车防撞梁材料选择和结构设计对汽车安全性的影响。方法通过对汽车防撞梁的概念及特性进行总结归纳,并比对不同材料和不同结构的防撞梁对其安全性的影响,并通过仿真模拟探究不同材料下的碰撞性能。结果结构最优情况下,增强竹纤维复合材料防撞梁在其碰撞测试过程中表现出位移较低且修复性能较强等特性。结论该结果表明了增强竹纤维复合材料具有较好的保护性能,增强竹纤维复合材料相较于其他传统材料而言具有可降解的优异特性和良好的可回收性,为现代汽车设计提供了良好的参考建议,有利于汽车工业的良性发展,也有助于进一步提升整车的安全性能。