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。

CRTM(在线编织-拉挤成型)薄壁纤维增强环氧树脂管制造技术

提出一种不同于纤维缠绕、拉绕等现有方法的连续RTM法在线编织成纤维管,旋即在模内浸渍树脂,经拉挤成型薄壁环氧玻璃钢管的工艺方法。

增强纤维对环氧树脂基体电子束固化特征的影响研究

通过研究增强纤维对环氧树脂的电子束辐射固化区域增长形貌及固化度梯度变化的影响发现:未经处理的碳纤维与树脂混合体系经辐射固化后,在纤维根部存在明显空隙。碳纤维经过硝酸处理后,树脂与纤维间的界面结合明显改善。加入增强纤维后,树脂体系的辐射固化层厚度和凝胶含量均有所下降,其下降幅度随纤维含量增加而变大,碳纤维的影响作用大于玻璃纤维。与纯树脂体系相比,纤维树脂混合体系在靠近电子束辐射表面处的凝胶含量随辐射深度增加现象不明显。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料的研究

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合，通过单向缠绕成型工艺，制备出具有良好力学性能的单向复合材料板．研究了复合材料的成型工艺及配方组成对单向复合材料力学性能的影响，结果表明：采用成型工艺方法和配方组成的复合材料的拉伸强度为１１４ＧＰａ、弯曲强度为２７８ＭＰａ、冲击强度为３４７ＭＰａ；同时利用扫描电镜对复合材料的界面进行了分析．

单向玻璃纤维增强环氧树脂在冲击拉伸时的一维本构方程

本文在自行研制的冲击拉伸装置上首次实现了单向玻璃纤维增强环氧树脂的冲击拉伸加卸载试验，结合试件在冲击拉伸过程中的瞬态温升和能量分析的结果，提出了完整的复合丝束模型，推出了冲击拉伸时的一维本构方程；并对该材料在３００～２０００ｓ￣－１的应变范围内进行了全面的冲击拉伸试验，通过对试验结果的数值统计分析和应变率相关性分析拟合出具体的本构方程，结果表明这个方程是有效的，有明显的物理意义。

碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

采用树脂传递模塑 (RTM)工艺制备了碳纤维增强环氧树脂以及碳纤维增强羟基磷灰石 (HA) 环氧树脂两种复合材料 ,并测试了其力学性能。结果表明 ,RTM工艺可以基本保证环氧基体均匀浸入碳纤维织物内部。碳纤维增强HA 环氧复合材料的冲击韧性高于碳纤维增强环氧复合材料 ,而弯曲强度和弯曲模量低于碳纤维增强环氧复合材料。两种复合材料的弯曲强度远高于人体皮质骨 ,弯曲模量与皮质骨非常接近。动态力学分析 (DMA)表明加入HA后 ,复合材料的贮存模量和内耗降低 。

玻璃纤维增强环氧树脂单向复合材料力学性能分析

采用连续玻璃纤维与环氧树脂相复合,通过金属模压成型工艺,制备出单向玻璃纤维/环氧树脂复合材料。通过三点弯曲实验论证单向纤维对树脂基体的增强作用,从而研究不同纤维含量下复合材料的弹性模量、纵向拉伸强度、纵向压缩强度的变化趋势。结果表明:随着纤维含量的增加,复合材料的力学性能均增强,当纤维体积含量为50%时,其各项性能均较好,弹性模量为40 GPa,纵向拉伸强度为1 200 MPa,纵向压缩模量为700 MPa。此外,对复合材料的其他常用力学性能参数进行检测。

碳纤维三维网络体增强环氧树脂复合材料的性能

以酚醛树脂粘结短切碳纤维(SCF)并炭化制得碳纤维三维网络增强体(CFNR),再采用真空袋成型法浸入环氧树脂(EP)制得新型EP/CFNR复合材料。通过显微镜观察CFNR和复合材料的微观结构,采用万能试验机测试力学性能,以及用电阻仪测定导电性能等方法对复合材料进行了评价。结果表明,炭化后的酚醛树脂将SCF粘结成连续的三维网络结构,EP/CFNR复合材料中SCF间有明显可见的炭质粘结点;当SCF质量分数为7.3%时,EP/CFNR复合材料较纯EP,EP/SCF复合材料的弯曲强度分别提高33%,29%,压缩强度分别提高23%,10%,同时,其体积电阻率是EP/SCF复合材料的1/45。

纤维增强环氧树脂发泡浮子的研究

研究了纤维增强环氧发泡材料用于轿车刹车油液面指示用浮子。对影响环氧发泡浮子性能的因素进行了分析。结果表明采用该材料作浮子具有轻质、高强的特点 ,浮子密度、强度、吸油率均达到要求。通过计算机模拟 ,结合实验数据 ,可估算环氧树脂发泡、固化中的一些参数 。

侧面封边对玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料吸湿规律的影响

采用称量法和排水法联合,研究了侧面封边和未封边单向玻璃纤维增强环氧树脂基复合材料层合板试件的吸湿量和体积变化率与浸泡时间的关系,结果显示,复合材料侧面吸湿的速度远大于表面吸湿速度;侧面封边复合材料试件的饱和吸湿量为1.30%,而未封边试件的为2.26%,即与侧面封边试件相比,未封边试件的饱和吸湿量(质量比)增加了73.8%;对于表观最大溶胀率,侧面封边复合材料试件的为0.67%,而未封边试件的为2.05%,即未封边试件的表观最大溶胀率(体积比)升高了200.1%。这些实验结果表明,复合材料吸湿存在开孔吸湿与闭孔吸湿两种机制,开孔吸湿以液态水的扩散为主,而闭孔吸湿以气态水的扩散为主。

不同孔隙率碳纤维增强环氧树脂复合材料板的压缩强度及其预测模型

通过压缩试验研究了IMA碳纤维增强M21环氧树脂复合材料板孔隙率对压缩强度的影响,建立了孔隙率与压缩强度的非线性关系模型。结果表明:孔隙率不大于1.87%时,该复合材料板的压缩强度较孔隙率为0的变化不明显,孔隙率对压缩强度的影响较小;孔隙率大于1.87%时,复合材料板的压缩强度较孔隙率为0的明显降低,此时孔隙率对压缩强度的影响较大;用建立的孔隙率与压缩强度的非线性关系模型对复合材料板的压缩强度进行了预测,预测结果较经典Gürdal指数模型的准确。

异形有机短纤维增强环氧树脂复合材料拉伸性能的研究

本文考察了纤维形态对异形有机短纤维增强环氧树脂复合材料光弹性能和拉伸性能的影响。结果表明,与平直短纤维复合材料相比,在环氧基体中加入凸端或竹节状的聚酰胺短纤维,不仅可以改变复合材料中的应力分析,有利于纤维末端的应力传递,而且够提高短纤维复合材料的拉伸强度。

吸湿环境对石英纤维增强环氧树脂面板/PMI泡沫夹层结构复合材料吸湿行为的影响

研究了不同温度、湿度环境下,夹层结构石英纤维增强环氧树脂面板/PMI泡沫夹层结构复合材料及其芯材和面板的吸湿规律。将石英纤维增强环氧树脂面板、PMI泡沫、复合材料面板/PMI泡沫夹层结构试样在不同吸湿环境中进行吸湿处理后,对其吸湿行为进行分析。结果表明:浸水环境下面板、PMI泡沫、PMI泡沫夹层结构复合材料都表现出更为严重的吸湿行为;在潮湿环境中,50℃至70℃范围内,温度越高,试样在吸湿过程中的质量损失越多,最终的饱和吸湿率越小;在60℃以内的潮湿环境中,PMI泡沫夹层结构复合材料的饱和吸湿率可以通过相同环境下面板复合材料和PMI泡沫的吸湿率进行预测。

纤维增强介孔SiO_2/环氧树脂复合材料的研究

采用原位的溶胶-凝胶法,以烷氧基金属化合物如正硅酸乙酯(TEOS)等作为硅源,制备SiO 2/EP有机-无机互穿网络结构的聚合物,无机相与有机相之间的均匀分散,起到质点增强的作用,大幅度提高聚合物的物理力学性能。以上述的复合物作为基体树脂,制备玻璃纤维增强复合材料,研究了基体树脂对纤维增强复合材料的力学性能和吸水性能的影响。

玄武岩短纤维增强环氧树脂复合材料的研究

以环氧树脂为基体、玄武岩短纤维为增强材料,制备了玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料.研究了不同玄武岩短纤维含量对复合材料拉伸强度和耐磨性能的影响,采用扫描电子显微镜(SEM)观察了复合材料的断面形貌和磨损表面形貌,分析了磨损机制.结果表明,玄武岩短纤维/环氧树脂复合材料的抗拉强度和耐磨性能与纯环氧树脂相比均有不同程度的改善和提高,当玄武岩短纤维的含量为8%时,复合材料的拉伸强度最大;当玄武岩短纤维的含量为6%时,磨损率最低.随着玄武岩短纤维含量的增加,复合材料的磨损机制由黏着磨损向磨粒磨损转化.

细菌纤维素增强环氧树脂透明复合材料的制备与性能

通过2种不同细菌纤维素添加方式,采用模压成型的方法制备细菌纤维素/环氧树脂(BC/EP)透明复合材料,研究了复合材料的微观形态、力学性能、动态热机械性能以及透明性能.结果表明:对于BC添加方式Ⅰ制得的样品,BC可以同时增强增韧EP,随着BC含量增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率逐渐增大,与纯EP相比,BC质量分数为55%的复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别提高4倍和11倍;对于BC添加方式Ⅱ制得的样品,BC的高强度高弹性模量及其与EP界面强烈相互作用,提高了BC/EP复合材料的弹性模量,BC的网络结构阻碍了EP的固化交联,从而降低其交联密度,使得EP玻璃化转变温度降低;BC/EP复合材料的断面显示纤维状的韧性断裂特征,表面显示均匀分布且面内取向的BC纳米网络结构,因而复合材料的力学性能显著提高;BC干膜透明性较差,BC/EP复合材料的透明性比BC干膜显著提高.

APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系改性环氧树脂基玻璃纤维复合材料及性能研究

首次以聚磷酸铵(APP)为酸源和主阻燃剂,以高氮含量的三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)为气源,以大分子型三嗪成炭剂(CFA)为炭源,组成APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系。将其用于环氧树脂体系的阻燃改性,通过极限氧指数(LOI)、垂直燃烧等级、锥形量热、扫描电镜(SEM)、热失重分析(TG)和动态力学分析(DMA)等实验分析了它们之间的协同效应。结果表明:与单独使用APP阻燃剂相比,三元复配阻燃剂体系(20%APP-5%MCA-5%CFA,均为质量分数)表现出显著的协同阻燃效应,LOI值提升至62.0%,热释放速率峰值(PHRR)降低至401kW/m^(2),总热释放量(THR)下降至37.3MW/m^(2)。成炭分析结果表明,APP-MCA-CFA三元复配阻燃剂体系的引入使环氧树脂在高温下形成孔洞直径约5μm的形貌均一且规整的微米级膨胀炭层。DMA实验表明MCA和CFA可以通过粒子表面的胺基参与环氧固化反应,提高环氧固化交联密度,在一定程度抵消APP阻燃剂粉体加入导致的环氧机械性能下降。APP-MCA-CFA三元复配阻燃体系可用于环氧树脂基玻璃纤维复合材料的阻燃改性,垂直燃烧等级提升至UL-94 V0级,LOI值提升至66.3%。该研究为开发综合性能优异的阻燃环氧树脂基复合体系提供了一种简单易行的途径。

玻璃纤维增强环氧树脂低温收缩应变的计算模型及应用

设计了玻璃纤维增强环氧树脂(GFEP)在低温条件下收缩应变的计算模型,通过对GFEP进行低温实验,得到了GFEP的力学响应。结果表明:温度低于50 K时,随着温度的升高,GFEP的横纵向收缩率均变化不大;温度高于50 K时,随着温度的升高,其横纵向收缩率均增加较快;GFEP在-30℃时的拉伸强度、弹性模量较常温时大。实验测试数据与采用有限元计算的90°方向的应力-应变曲线比较吻合,两者的拉伸应力几乎无差别,验证了材料本构方程的正确性。引入有限元分析可以对GFEP的本构方程进行检验。通过Umat软件,可实现预测0°方向及90°方向材料的拉伸应力-应变曲线的非线性行为。

短切玻璃纤维增强环氧树脂胶粘剂的耐温性能研究

以短切玻璃纤维作为环氧树脂(EP)的增强剂,并以PA650/T31(聚酰胺650/改性胺类曼尼希型固化剂)作为复合固化剂,制备了综合性能良好的胶粘剂。研究结果表明:复合固化剂可有效改善胶粘剂的性能,当m(EP)∶m(PA650)∶m(T31)=10∶4∶2、常温固化时间为18 h时,胶粘剂的拉伸剪切强度相对最大(15.64 MPa);加入1.2%玻璃纤维的胶粘剂在230℃时的拉伸剪切强度提高了32.06%;玻璃纤维增强EP使得胶粘剂的热分解温度提升至300℃,同时热失重率从63.55%下降至56.09%。