聚合物基复合材料用预处理秸秆纤维的研究进展

近年来,秸秆纤维在生物基复合材料的研发中备受关注。秸秆纤维具有丰富的物产资源和广阔的应用前景,但纤维表面含有大量羟基,与非极性聚合物基体的复合界面相容性较弱,导致其复合材料整体性能不佳。该文详细综述了秸秆纤维预处理的方法,包括物理法、化学法、生物法、物理化学联合法和其他预处理法,讨论了秸秆预处理方法对聚合物基复合材料性能的影响,比较了不同秸秆预处理技术的优缺点及应用前景,在此基础上对秸秆纤维预处理研究进行了展望,以期为新型复合材料的设计和开发提供参考。

阻燃微胶囊改性玻璃纤维增强聚合物基复合材料阻燃性能与冲击性能研究

为了提高玻璃纤维增强聚合物基复合材料(GFRP)的阻燃性能,采用由微流控技术制备的FR-PN@ETPTA阻燃微胶囊改性环氧树脂基GFRP。采用垂直燃烧试验、锥形量热试验和落锤试验,研究阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA对GFRP阻燃性能、燃烧性能和抗冲击性能的影响。试验结果表明:阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA能明显提高GFRP的阻燃性能,相比FR-PN阻燃剂,添加阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP表现出更好的燃烧行为,当添加量为10wt%时,阻燃效果最佳;阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的加入能有效降低阻燃剂对GFRP抗冲击性能的负面影响,添加了10wt%阻燃微胶囊FR-PN@ETPTA的GFRP抗冲击性能最佳。

高强度玻璃纤维增强聚合物基复合材料湿热老化机理及力学行为

相对碳纤维增强聚合物基复合材料,高强度玻璃纤维增强聚合物基复合材料对湿热环境敏感更为强烈,湿热环境容易导致高强度玻璃纤维增强聚合物基复合材料力学性能出现显著下降。本文对两种浸润剂状态的高强度玻璃纤维进行水浸试验和性能试验,获得了高强度玻璃纤维湿热前后的性能数据。通过对两种浸润剂状态的高强度玻璃纤维增强的聚合物基复合材料分别进行吸湿及力学性能试验研究,得到了复合材料典型湿热-时间曲线及典型力学性能数据。并结合宏微观断口图,研究了湿热老化机理和损伤破坏机理。高强度玻璃纤维水浸试验结果表明湿热过程中纤维表面浸润剂溶出使得纤维曝露,进而破坏了其组织结构,导致力学性能下降。高强度玻璃纤维增强聚合物基复合材料拉伸应力—应变曲线在室温干态环境下呈现典型非线性特征,在湿热环境下基本为线性。室温干态下的开孔拉伸载荷-位移曲线在损伤演化过程中具有特殊的“上下振荡起伏”的特点。宏微观断口显示室温环境下基体拉伸破坏模式为主要破坏模式,而湿热环境下下纤维与基体的剪切破坏为首要破坏模式。

剑麻纤维增强聚合物基复合材料

剑麻是一种价廉质轻、具有高比强度和比模量的天然纤维 ,可用作聚合物复合材料的增强材料。本文作者总结了近年来剑麻 /聚合物复合材料的研究进展 ,介绍了剑麻的结构与性能、表面改性方法及其复合材料力学性能的影响因素等 。

纤维增强聚合物基复合材料的低温性能

对纤维增强聚合物基复合材料在低温领域的实际应用进行了分类介绍,通过对纤维增强聚合物基复合材料的低温性能、性能影响因素和作用机理、低温应用安全性等方面的研究工作进行总结,突出各类纤维增强聚合物基复合材料低温下的性能优势,阐明了材料性能的不足之处及相应改进措施。对于实际低温应用中纤维增强聚合物基复合材料的选择、性能设计优化,系统安全性的增强提供了参考作用。

纤维缠绕聚合物基复合材料压力容器的可靠性设计

为对纤维缠绕聚合物基复合材料(FWRP)压力容器进行可靠性设计和安全测评,引入可靠性理论;应用统计学原理,以同一失效概率为标准进行FWRP压力容器结构设计,以取代目前应用的传统安全系数法设计。根据国家标准制备8个玻璃纤维缠绕复合材料(GFWRP)压力容器,通过实验获得纤维强度、缠绕角、几何尺寸、爆破压力等随机变量特征值。GFWRP压力容器结构可靠性设计值(纤维缠绕壁厚)与实验结果基本吻合,并明显小于传统安全系数法设计值。通过对不同纤维强度随机分布可靠性设计理论计算结果的比较,确知纤维强度的离散程度是FWRP压力容器可靠性设计的重要影响因素。传统安全系数设计法只考虑纤维强度(均值)大小,而无视纤维强度随机分布特征值对FWRP压力容器结构抗力的影响,显然是不合理的。可靠性设计实现了安全性与经济性的有效统一。

纤维增强聚合物基复合材料的界面研究进展

本文较系统的综述了国内外增强树脂用玻璃纤维、碳纤维及芳纶纤维表面处理的方法,对各种改性技术的特点进行了评述,并指出了其进一步的发展趋势。

钢纤维增强聚合物水泥基复合材料界面特性

采用聚丙烯酸酯乳液 (PAE)、苯乙烯 -丙烯酸共聚乳液 (SA )、聚乙烯醇缩甲醛水溶液 (PVFO)对钢纤维增强水泥基复合材料进行改性 ,发现聚合物提高了复合材料的宏观性能如抗弯强度、韧性、纤维与水泥基体界面粘结强度。红外光谱分析表明 ,聚合物加入后其活性官能团与水泥或集料间发生化学健合 ,DSC放热曲线表明 ,加入聚合物后混合物的放热峰值提高 ,验证了红外光谱的结果。通过聚合物与水泥石之间的化学键合强化了钢纤维与水泥基体间界面 ,形成强度。

碳纤维增强聚合物基复合材料自诊断性能研究

对碳纤维增强不饱和聚酯树脂复合材料在拉伸、弯曲条件下电阻率与应变的变化关系进行了研究 ,对测试结果进行了数理分析 ,确定了相应的数学经验公式 ;由此研制出一类可通过电阻率变化对相应复合材料应力状况进行自诊断的复合材料。

碳纤维增强聚合物基复合材料修补空心柱体结构的屈曲分析

采用有限元数值方法和解析方法研究了碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)加固含损伤空心柱体钢结构在压缩载荷作用下的屈曲问题。通过有限元数值仿真对受轴向压缩载荷的含损伤钢结构进行了纤维增强复合材料的模拟修复,采用八节点复合材料板壳单元模拟复合材料补片结构,考虑理想黏结,通过约束方程建立了CFRP加固含损伤空心柱体钢结构屈曲分析的有限元模型,计算了钢结构的屈曲临界载荷,并与基于能量原理推导的CFRP加固受轴向压缩载荷空心柱体屈曲载荷的理论公式做了比较。参数讨论表明,粘贴CFRP对提高受压结构载荷效果显著;通过改善CFRP层参数可提高结构的临界载荷,增强修补效果;有限元法结果与解析公式计算结果比较吻合。

炭纤维增强聚合物基复合材料的热氧老化机理

从基体、纤维和纤维/基体界面的角度,探讨了炭纤维增强聚合物基复合材料(CFRPMCs)的热氧老化机理。总结了纤维性能、纤维取向、纤维体积含量、织物结构、树脂性能、纤维/基体界面强度等因素对CFRPMCs热氧老化性能的影响规律,并简要分析了目前提高CFRPMCs热氧老化性能的方法。研究指出,立体织物增强的聚合物基复合材料能够很好地克服传统层合复合材料热氧老化后易分层的缺点,采用立体织物来增强聚合物,将会是今后提高CFRPMCs热氧稳定性的一个主要发展方向。

纤维增强聚合物基复合材料的蠕变力学研究进展

叙述近几年国内外纤维增强聚合物基复合材料蠕变力学领域的研究状况 ,着重阐述了从理论、试验等方面已经取得的成果 ,和现实需要解决的问题。对在该领域未来的研究方向和需要开展的工作提出建议。

齿科聚合物基纤维纳米复合材料的力学性能研究

目的 研究纳米SiO2 -x对高强玻璃纤维 /EAM树脂复合材料性能的影响。方法 以纳米粒子SiO2-x、高强玻璃纤维 (S -GF)作为增强材料 ,以齿科丙烯酸树脂 (EAM树脂 )、过氧化苯甲酰 (BPO)作为基体 ,制备了聚合物基纤维纳米复合材料 ,测试了预浸料及复合材料的性能。结果 纳米SiO2 加入后可显著提高复合材料的强度和模量 ,当纳米SiO2 -x含量为 5 %时 ,复合材料的弯曲强度提高 5 5 .6 % (为 170 2 .4Mpa)。 结论 纳米SiO2 -x的加入 。

玄武岩纤维增强聚合物基复合材料的研究进展

玄武岩纤维是四大高新技术纤维中综合性能最好和综合性价比最优的品种,玄武岩纤维增强聚合物基复合材料在工业上有着重要的使用价值,是21世纪支撑高科技产品,尤其是市政城建、建筑建材和国防军工建设的一种主要材料。本文综述了玄武岩纤维增强热固性聚合物基复合材料和热塑性聚合物基复合材料的研究现状及国内外的发展应用,以及今后需要深入研究的方向。

纤维增强高分子聚合物基复合材料有效性能的三维数值分析

将细观力学和计算力学方法相结合用以确定复合材料中的局部和平均应力－应变场。对旋转体和非旋转体纤维增强复合材料的有效模量进行了三维有限元数值计算。分析了纤维的排列分布和纤维的几何形状对有效模量的影响。数值结果表明，轴向杨氏模量对细观结构不敏感。

碳纤维空气氧化处理对聚合物基复合材料影响的机理

通过对碳纤维表面空气氧化处理后碳纤维表面物理、化学状态变化的研究 ,提出了提高聚合物基体与碳纤维的界面结合能力的有效方法 。

聚合物基碳纤维复合材料废弃物的几种处理方法分析

从环保和可持续发展角度出发,并结合我国碳纤维(CF)生产与使用实际情况,对聚合物基碳纤维复合材料(CFRP)废弃物处理必要性作了较为详尽的阐述。根据CFRP废弃物种类,提出了机械材料再循环法、材料再循环与能量回收法、能量回收焚烧法三种可行处理方法,并从处理费用、环境影响、替代用途三方面对多种处理方案进行了合理评估。综合考虑处理环境影响、经济效益及替代物使用性能等因素,材料再循环与能量回收法为处理CFRP废弃物最合适的方法。此外,为推进其后期处理工作的顺利进行,还从内部、外部因素两方面提出相关建议。

纤维几何尺寸效应对聚合物基复合材料的摩擦磨损性能研究

采用碳纤维、芳纶浆粕和硫酸钙晶须为增强体,通过模压成型工艺制备了5种不同几何尺寸纤维体系的聚合物基复合材料。利用定速摩擦试验机和扫描电子显微镜研究了不同几何尺寸的纤维体系对聚合物基复合材料在无润滑条件下摩擦磨损性能和表面形貌的影响,以求探究聚合物基复合材料的摩擦磨损机理。结果表明:随着增强体系由单一纤维到混杂纤维,材料的摩擦系数和耐磨性先增大后减小;磨擦后表面逐渐疏松多孔,磨损率增大;适宜混杂比的纤维增强聚合物基复合材料的摩擦磨损性能较优。

钢纤维增强聚合物水泥基复合材料界面特性

采用聚丙烯酸酯乳液(PAE)、苯乙烯-丙烯酸共聚乳液(SA)、聚乙烯醇缩甲醛水溶液(PVFO)对钢纤维增强水泥基复合材料进行改性,发现聚合物提高了复合材料的宏观性能如抗弯强度、韧性,对纤维与水泥基体界面粘结强度有很大程度的提高.红外光谱分析表明,聚合物加入使其活性官能团与水泥或集料间发生化学键合,DSC放热曲线表明,加入聚合物后混合物的放热峰值提高,验证了红外光谱的结果.通过聚合物与水泥石之间的化学键合强化了钢纤维与水泥基体间的界面层,形成强度、韧性很好的具有"互穿网络"的钢纤维增强复合材料.

RTP-PVA混杂纤维的工程水泥基复合材料干缩性能试验研究

为研究回收轮胎聚合物(recycled tyre polymer,RTP)和聚乙烯醇(polyvinyl alcohol,PVA)混杂纤维对工程水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)干缩性能的影响,对RTP-PVA混杂纤维总体积分数为2.0%的ECC进行流动性、直接拉伸和干缩试验,并分析混杂纤维作用机理和干缩计算模型.结果表明:RTP纤维替代率为12.5%~50%对ECC流动性影响不大,比单掺PVA纤维的ECC流动性降低1.09%~3.69%.ECC的抗拉强度随RTP纤维替代率的增加而降低,不同比例的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC抗拉强度降低了23.6%~56.6%.不同比例混杂纤维ECC干缩率曲线趋势相近,7 d时干缩率为28 d时的80.92%~82.77%.ECC的干缩率随RTP纤维替代率的增加而降低,28 d时不同RTP纤维替代率的混杂纤维比单掺PVA纤维的ECC干缩率降低了0.80%~2.09%.RTP-PVA混杂纤维可在ECC中协同发挥作用抑制基体干缩,结合试验结果得到适合RTP-PVA混杂纤维ECC的指数型干缩预测模型.