改性芳纶短纤维增强氯丁橡胶/顺丁橡胶复合材料的实验研究

采用等离子体/油酸钾协同处理对芳纶纤维进行改性,并研究了改性芳纶纤维对氯丁橡胶/顺丁橡胶并用胶的增强作用。结果表明,等离子体的高能冲击使芳纶纤维的表面粗糙度增大,增加了芳纶纤维的表面积,并在芳纶纤维表面引入活性位点;油酸钾改性促进了芳纶纤维极性的削弱及其与橡胶的界面结合;经过等离子体/油酸钾协同处理的改性芳纶纤维增强后,橡胶复合材料的拉伸强度提高了25.85%,定伸模量提高了34.65%,刚度提高了10.96%,在正硫化时间(t90)未改变的情况下,焦烧时间(t10)下降。

多尺度皮革胶原纤维/丁苯橡胶复合材料的制备与性能研究

利用巯丙基三乙氧基硅烷改性皮革胶原纤维(MCF),并将其作为丁苯橡胶(SBR)的补强剂,以提高丁苯橡胶复合材料的拉伸强度和断裂伸长率。结果表明,基于MCF多尺度结构在增韧中的作用及其与橡胶的界面相互作用,提高了MCF在橡胶中的分散,促进了界面应力传递,从而增强了复合材料的机械性能。与纯SBR相比,填充3%(质量分数)MCF的弹性体复合材料拉伸强度从1.6MPa提高到2.1MPa,断裂伸长率从184%提高到247%。

东曹推出纳米纤维增强氯丁橡胶复合材料

日前,日本东曹株式会社(Tosoh Corp.)宣布,推出了一种新氯丁二烯橡胶复合材料系列,该系列使用纳米纤维(CNF)作为增强材料。东曹表示,CNF是一种生物质衍生的高性能材料,质量是钢的1/5,但强度是钢的5倍。将CNF与橡胶材料相结合在复合和混炼等过程中带来了技术挑战。

纤维增强复合材料的仿生结构设计及其力学性能的数值模拟

针对普通金属材料密度大、易生锈、易磨损及吸能效果差等问题,文章以自然界的淡水龙虾和螃蟹螯作为仿生原型,设计了一种纤维增强复合材料模型。利用有限元模拟的方法对设计的复合材料模型进行了数值模拟对比分析,对复合材料模型的抗压性能、抗扭性能、吸能性能和表面摩擦性能进行了研究。

碳纤维增强复合材料筋对“弱柱节点”抗震性能的影响研究

为研究“弱柱节点”内置碳纤维增强复合材料(CFRP)筋对节点抗震性能的影响,设计并开展不同CFRP筋配筋率的两组“弱柱节点”双向等幅低周往复荷载试验,研究此类节点的破坏类级及破坏形式方面的差异。试验结果表明:内置CFRP筋的配筋率是影响“弱柱节点”破坏程度的重要因素;“弱柱节点”内置CFRP筋时,CFRP筋配筋量越大,节点的承载力不一定越高,CFRP筋配筋率较低且采用小直径CFRP筋时,节点的承载力和变形性能均有所提高;“弱柱节点”内置CFRP筋,需要控制CFRP用量在合适的范围内,才能更好地改善和提高“弱柱节点”的抗震性能,实现结构纠错、容错,降低“弱柱”造成的结构抗震性能影响。

亚麻短纤维增强硅橡胶复合材料的力学性能

为了提升亚麻短纤维增强硅橡胶复合材料的力学性能,以亚麻短纤维作增强体,硅橡胶为基体,制备了亚麻短纤维/硅橡胶复合材料。研究了亚麻短纤维的长度和用量对复合材料拉伸弹性模量的影响。结果表明,不同长度和用量的亚麻短纤维对硅橡胶基复合材料的补强作用不同;当亚麻短纤维的体积分数为1.26%、长度为2.5 mm时,复合材料的拉伸弹性模量最高,断裂应变最低。工业生产中,可以通过控制亚麻短纤维的长度和含量对硅橡胶基体进行补强达到不同的效果。

短纤维填充橡胶复合材料抗撕裂性能数值研究

基于断裂力学理论,应用有限元法分析带有初始边缘直裂纹的二维橡胶板在单轴拉伸下的撕裂特性。采用随机顺序吸附(random sequential adsorption,RSA)算法在ABAQUS软件中生成短纤维随机分布的模型,研究网格尺寸和积分路径对J积分的影响;计算复合材料在不同拉伸载荷下的J积分值;分析了J积分(扩展方向平行于初始裂纹方向)随短纤维含量、短纤维长度、短纤维直径和短纤维取向角的变化关系。研究结果表明:网格尺寸和积分路径对J积分有一定的影响;J积分随拉伸载荷的增大而增大;在同一初始边缘直裂纹(a_(0)=6.25 mm)下,短纤维填充橡胶复合材料抗撕裂性能随短纤维含量、长度和直径的增大而提高,随短纤维取向角的增大而降低;短纤维在小角度范围内随机取向的抗撕裂性优于大角度范围内随机取向。

取向碳纤维/橡胶导热复合材料的研究进展

介绍不同方法制备取向碳纤维增强导热复合材料的特点和进展,并对取向碳纤维/橡胶导热复合材料的发展方向进行展望。目前制备高导热取向碳纤维增强复合材料的方法主要包括冰模板取向法、外场辅助取向法和剪切力取向法等。每种方法均具有自身的特点和优势,可以根据具体需求选择合适的方法来实现碳纤维的取向。调控碳纤维沿特定方向取向排列的橡胶复合材料能够充分利用碳纤维在轴向上的高导热特性,显著提高材料在取向方向上的热导率。这种具有高导热各向异性的碳纤维/橡胶复合材料在热界面材料领域有着广阔的应用前景。

纤维素在橡胶复合材料中的应用进展

纤维素经过处理后得到微米/纳米尺寸结构、高结晶度的纤维素,是可再生橡胶补强填料。本文系统介绍了微米、纳米纤维素晶体的制备方法,综述了微米、纳米纤维素晶体及不同改性材料改性后增强橡胶制备复合材料的进展,最后对纤维素增强橡胶复合材料研究的方向进行了展望。

橡胶改性碳纤维-多壁碳纳米管水泥复合材料性能试验与分析

水泥基复合材料已推广应用于水利工程中,探究其耐久性能是保证高寒地区高混凝土坝安全的关键。将碳纤维与多壁碳纳米管双导电相填料加入水泥材料,从导电性能、力学性能和抗冻性能3个方面研究其作用效果。同时,为充分利用废弃资源,将废弃轮胎制备成橡胶集料加入试件用于力学性能和抗冻性能的试验分析。试验结果表明:当碳纤维与多壁碳纳米管掺量为0.25%时,导电相填料对水泥复合材料的电阻率改变最为明显,在掺量为0.3%时复合材料的电阻率最低,同时,不同外加电场对电阻率的影响可以忽略不计;当碳纤维和多壁碳纳米管的掺量为0.3%、橡胶掺量为30%时,复合材料的抗冻性能最佳,此时,力学性能也满足工程应用需求,抗折和抗压强度分别超过7 MPa和30 MPa。研究结果为提升高寒地区混凝土结构的性能提供了新的技术手段。

青科大短纤维橡胶复合材料项目签约

近日,青岛科技大学与山东山科产研人才价值股权投资基金合伙企业(有限合伙)签约短纤维定向取向增强橡胶复合材料挤出成型技术项目。轮胎先进装备与关键材料国家工程研究中心汪传生教授团队18项高价值专利转化价值940万元,标志着青岛科技大学在高价值专利培育方面取得新突破。

三种芳纶纤维改性增强丁苯橡胶复合材料性能的方法

申请公布号CN115418036A介绍了3种芳纶纤维(AF)改性增强丁苯橡胶(SBR)复合材料性能的方法,提出采用热氧化法、涂覆丁二烯-苯-吡啶橡胶胶乳(VPL)和涂覆马来化聚丁二烯液体橡胶(MLPB)对AF进行改性的方法.将改性AF引入SBR基体中,制备出AF/炭黑/SBR复合材料.

天然橡胶/改性竹纤维素复合材料的制备与性能研究

选用PFI磨浆处理的湿竹浆为纤维素原料,经过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(EPTAC)化学预处理和高压均质机械拆解分离,制备了水溶性的改性竹纤维(Q-NFC)分散液,并通过透射电子显微镜(TEM)、红外光谱等方法对其进行了表征。研究结果表明,将Q-NFC与天然橡胶共混,所得到的天然橡胶/Q-NFC复合材料具有优异的性能,同时随着Q-NFC用量的增加,复合橡胶材料的拉伸强度逐渐增大而后变小,撕裂强度和韧性逐渐降低,混炼胶的焦烧时间延长,硫化速率也有一定的提升。

橡胶粉改性高延性水泥基复合材料纤维优化研究

将废旧轮胎回收得到的橡胶粉与纤维增强水泥基复合材料(ECC)结合,可以得到绿色环保、性能优异的橡胶粉ECC。文章研究了国产PVA、PE和PP三种纤维对橡胶粉ECC轴向拉伸性能的影响,并探讨了不同橡胶粉粒径、养护环境和养护龄期下ECC的基本力学性能。结果表明:掺入PE纤维的橡胶粉PE-ECC增韧效果最好,其极限拉应力可达到6.97 MPa,极限拉应变最高接近6%。橡胶粉粒径为0.2~0.9 mm时,橡胶粉PE-ECC均表现出明显的受拉应变硬化现象,其极限拉应变稳定在3.2%左右,且粒径越大,极限抗拉强度越小。在同一养护条件和养护龄期下,随着橡胶粉粒径减小,ECC的立方体抗压强度逐渐削弱,粒径0.3 mm的橡胶粉对PE纤维与水泥基体的锚固及拉伸性能影响相对较小。此外,掺入橡胶粉的PE-ECC韧性及能量吸收能力更优,其弯曲韧性指数由普通PE-ECC的20.94提高至25.33,且变形能力显著增强。

CNC/GENR自修复复合材料的制备

为获得兼顾力学性能和自修复性能的弹性体复合材料,将不同质量分数纤维素纳米晶(CNC)分别添加到甘氨酸改性的环氧化天然橡胶(GENR)基体中,制备了一系列基于CNC表面羟基和GENR分子链上羟基、羧基之间界面氢键作用的CNC/GENR复合材料,利用X射线光电子能谱、扫描电子显微镜、万能拉伸试验机等对CNC/GENR复合材料的界面氢键作用、机械强度、自修复性能进行了表征和分析。结果表明:CNC的引入显著提高了环氧化天然橡胶的机械性能,当添加质量分数为10%时,复合材料具备优异的力学性能和自修复性能,拉伸强度为4.4 MPa、断裂伸长率为1500%、自修复效率为90%,与未添加CNC样品相比分别增加了2倍、0.93倍和1.43倍。CNC/GENR复合材料实现了同时提高复合材料机械性能和自修复性能的目标。

玄武岩纤维增强聚合物复合材料及其机械性能的研究进展

纤维增强复合材料是获得高机械性能材料的有效方法。玄武岩纤维在综合性能、成本和环保等方面具有独特的优势。为了解玄武岩纤维在聚合物材料中的应用情况,从塑料、橡胶两类材料出发,对各种玄武岩纤维增强聚合物复合材料及其机械性能的研究情况进行了综述,并总结了玄武岩纤维的增强机理和未来面临的问题。

短纤维/橡胶复合材料及其制品研究开发的新进展

综述了作者近年来在短纤维预处理、界面粘合和短纤维／橡胶复合材料制品等方面所取得的研究开发成果。

短纤维橡胶复合材料强度的理论研究I纵向拉伸强度的理论预测

首次在较宽的纤维用量和纤维长度范围内，研究了短纤维橡胶复合材料的拉伸强度规律，并基于Ｃｏｘ剪滞法和复合材料的结构特点，提出了一种新的混合定律模式，对复合材料的纵向拉伸强度进行了理论预测。结果表明，新的模型包含结构因素较全面，理论计算值与实验值符合较好。此外，探讨了复合材料的拉伸破坏机理，认为复合材料的拉伸破坏主要由界面控制，在复合材料中存在着界面剪切应力集中和纤维拉伸应力集中之间相互竞争增长的过程，但前者的增长制约着后者的增长。本文是短纤维橡胶复合材料强度理论预测的第一部分。

有机短纤维增强橡胶复合材料研究进展

在总结前期工作的基础上,综述了最近五年来短纤维-橡胶复合材料在短纤维预处理与界面粘合、混合与分散、取向及其表征等方面的最新研究成果,并作简明展望。

硅酸盐纳米纤维增强橡胶复合材料的结构与性能

利用天然针状硅酸盐——凹凸棒石（AT）的结构特点，采用机械共混法并结合原位改性技术制备了一系列硅酸盐纳米纤维／橡胶复合材料，研究了复合材料的结构与性能，分析了针状硅酸盐良好增强效果的内在机制。借助硅烷偶联剂的原位改性和混合过程中的机械剪切力，AT微米聚集体被解离成长径比为10～30的纳米纤维分散在橡胶基体中，纳米复合材料表现出短纤维／橡胶复合材料（SFRC）的应力-应变特性和明显的力学性能各向异性。而且，AT／橡胶纳米复合材料具有优良的高温模量和加工性能。AT的优良的增强效果来源于AT的纳米分散和良好的纤维-橡胶界面结合。