MJ系列碳纤维拉伸强度影响因素探讨

通过对MJ系列碳纤维纤维结构的分析,确定纤维缺陷、晶粒大小对拉伸性能的影响。再对测试、试样制作工艺等方面进行讨论,排除人、机、料、法、环任何一点可能引起的不良结果,找出MJ系列碳纤维拉伸强度数据偏低的主要影响因素。

氯化锂对静电纺PVA纳米纤维的拉伸过程的影响

在静电纺丝过程中,如果纺丝液完全绝缘或者使用的电压不够高,静电力就不能克服表面张力,这时无法纺制纤维.在纺丝液中加入适量的盐,可以增加射流的表面电荷,射流在电场中的受力发生改变,使得纤维容易纺出.在聚乙烯醇(PVA)中添加不同质量分数的无机盐氯化锂后,对静电纺丝过程中的纤维形态产生影响.实验结果表明氯化锂显著降低了PVA溶液的表面张力,纺丝过程变得容易,纤维拉伸更显著.实验结果与理论研究的结果十分吻合.

离子减薄技术在藤纤维力学性质测试上的应用

为构建棕榈藤材纤维细胞壁结构模型,探索棕榈藤强韧机理,选择高地钩叶藤为研究对象,将离析获得的藤皮纤维运用场发射双束扫描电镜产生的离子束经过离子腔加速,对纤维细胞两侧表面对称进行纳米级别的减薄,采用Instron微型力学试验机进行拉伸测试,并用激光共聚焦显微镜对纤维的断口面积进行测量,计算单纤维的拉伸强度和拉伸弹性模量。用超薄切片机对藤试样表面进行抛光,其中对纤维细胞壁要进行减薄的,则要先对该试样进行喷金处理,然后应用纳米压痕仪对高地钩叶藤纤维细胞壁进行纳米压痕试验,采用Oliver and Pharr理论计算纵向硬度和纵向弹性模量。研究结果表明,高地钩叶藤单纤维拉伸强度、拉伸弹性模量分别为475.21 MPa和7.42 GPa;纤维拉伸强度和断裂伸长率随藤材高度增加(即随藤龄减小)而逐渐减小。纤维拉伸强度、拉伸弹性模量及断裂伸长率,均表现为藤皮>藤芯。减薄处理的藤皮纤维拉伸强度与离析的单纤维拉伸强度变化趋势相反,而单纤维拉伸弹性模量变化趋势与离析的纤维一致。高地钩叶藤藤皮纤维细胞壁纵向硬度和纵向弹性模量分别为0.25和7.01GPa,藤皮纤维细胞壁纵向硬度和纵向弹性模量,随藤材高度增加(即随藤龄减小)而逐渐减小。中部和梢部藤皮纤维减薄后的微柱的纵向弹性模量分别为6.20和3.87 GPa,比对照纤维分别减小了24.2%和12.2%。中部和梢部藤皮纤维减薄后的细胞壁纵向硬度分别为0.24和0.19GPa,均略小于未进行减薄处理的对应的纤维细胞壁的纵向硬度。减薄处理后,高地钩叶藤单纤维拉伸强度和拉伸弹性模量均有较大程度下降,纵向弹性模量和纵向硬度略有下降。表明纤维细胞壁的外层拉伸强度、拉伸弹性模量、纵向硬度和纵向弹性模量较内层大,而断裂伸长率却小于内层。

超高分子量聚乙烯冻胶纺丝-拉伸纤维结构的研究

以煤油为溶剂，汽油为萃取剂，采用冻胶纺丝拉伸技术纺制了超高分子量聚乙烯（ＵＨＭＷＰＥ）纤维．利用广角Ｘ射线衍射（ＷＡＸＤ）试验、偏光显微镜（ＰＯＭ）观察等方法研究了拉伸过程中纤维结构的变化．结果表明，在拉伸过程中，纤维大分子折叠链向伸直链转变的同时，斜方结晶的堆砌密度增大，微晶尺寸分布变窄并趋于均匀，拉伸４０倍纤维的晶胞参数为ａ＝０７３２ｎｍ，ｂ＝０４９１ｎｍ，ｃ＝０２５４ｎｍ．在拉伸４０倍左右的纤维中还能观察到因大分子结晶晶面滑移而产生的折皱带结构．在作者研究条件下，观察不到折皱带结构对纤维整体的取向态和结晶态结构的影响．

拉伸细化羊毛纤维染色性能的研究

通过在不同恒温条件下对试样进行不同时间上染率的试验 ,探讨了拉伸细化羊毛纤维采用兰纳洒脱和兰纳素染料的染色性能。分析了拉伸细化羊毛纤维染色特点 ,通过对比 ,优选兰纳洒脱染料作为拉伸细化羊毛低温染色的染料 ,并且对染色加工中遇到的问题提出了参考意见 ,从而为合理使用TJGD -ERDOS - 0 2型羊毛拉伸设备获得Optim纤维 ,为开发拉伸羊毛产品奠定了基础。

低中空高回弹三维螺旋卷曲纤维的制备及性能研究Ⅱ.拉伸工艺研究

将特性黏数差为0.064 dL/g的高、低黏度聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制备的双组分并列复合中空纤维原丝进行拉伸制得拉伸丝(DT丝),对DT丝的拉伸工艺进行了研究,得到了低中空高回弹三维螺旋卷曲纤维的最佳拉伸工艺条件。结果表明:DT丝的三维卷曲性能和拉伸方式、拉伸倍率及其分配密切相关,采取二步拉伸、一级拉伸倍率较大、二级拉伸倍率为1.05~1.10可以使原丝的三维螺旋立体卷曲能力充分体现;最佳拉伸工艺为一级拉伸温度85℃,二级拉伸温度130℃,热板定型温度145℃,一级拉伸倍率4.0,二级拉伸倍率1.05,在此工艺条件下制得的低中空高回弹三维螺旋卷曲纤维的断裂强度为4.19 cN/dtex,断裂伸长率为15.9%,卷曲数(25 mm)为12.8,卷曲度为18.5%,卷曲弹性率为86.5%,卷曲回复率为15.1%。

PET树脂中二氧化钛含量对纤维后拉伸的影响

通过改变纺丝温度、拉伸温度、不同长径比喷丝板及油剂 ,研究了不同二氧化钛含量对纤维拉伸性能的影响 ,发现适量添加二氧化钛可改善原丝性能。从纤维的最终性能指标、光泽综合考虑 ,切片中二氧化钛的质量分数不宜超过 0 .0 8%。适当控制纺丝温度及拉伸温度 ,并选择适当的油剂 ,大有光切片可经纺丝超倍拉伸制得高强丝。

深远海浮式风电基础系泊缆用纤维性能研究及应用展望

海上风力发电成为近年研究应用的热点,浮式风电(FOWT)基础逐步走向深远海域,纤维系泊缆绳在浮式风电系泊中得到越来越多的关注和应用。以应用于深远海浮式风电系泊用纤维材料为研究对象,基于ISO、ABS和DNV相关标准和规范,通过测试国产海工级聚酯(PET)、国产常规高模量聚乙烯(HMPE)纤维、国产耐蠕变HMPE纤维和进口耐蠕变HMPE纤维共4种纤维在经人造海水浸泡前后的断裂强力、断裂伸长率和纱—纱摩擦失效循环次数,比较分析了它们的拉伸性能和纱—纱摩擦性能。结果表明:进口耐蠕变和国产耐蠕变HMPE纤维的断裂强度较国产常规HMPE低,国产耐蠕变HMPE纤维的断裂强度未能达到ISO标准的要求;人造海水浸泡不会对PET和HMPE纤维的断裂伸长率造成影响,使用海工油剂可以避免PET和HMPE纤维的断裂强度因海水浸泡而降低;海水浸泡会使纤维的弹性模量减少高达24%;国产耐蠕变HMPE纤维的弹性模量较进口耐蠕变HMPE纤维低约32%,这为近海浅水系泊缆用纤维提供了新的选择可能性;PET和HMPE纤维的纱—纱摩擦性能均满足美国ABS船级社要求,湿态下国产海工级PET纤维、国产常规HMPE纤维、国产耐蠕变HMPE纤维和进口耐蠕变HMPE纤维分别达到ABS要求值的19.8倍、15.6倍、2.9倍和8.8倍。最后对纤维系泊缆绳在深远海浮式风电系泊的应用进行了展望,为系泊缆用纤维在深远海浮式风电中的应用提供了参考。

宁波材料所M55X型碳纤维性能再度优化提升

近日,中国科学院宁波材料所碳纤维及其复合材料团队在高性能碳纤维领域取得新进展,开创性研发的M55X型高强高模高延伸碳纤维的力学性能实现进一步优化提升。据悉,经过国内专业机构检测,该型碳纤维拉伸强度达到5.18 GPa、拉伸模量544 GPa、断裂伸长率0.95%。与今年1月日本东丽最新研发出的M46X型碳纤维相比,力学性能上具有一定的先进性。

纤维增强复合材料动态拉伸力学性能的研究进展

阐述了国内外对于纤维增强复合材料动态拉伸力学性能的研究进展,并介绍分离式压杆装置(Split HopkinsonPressureBar,SHPB)应用于冲击拉伸的实验原理,提出了进一步研究编织复合材料相关力 学性能的期望。

羊毛细化拉伸系统的作用分析

对羊毛细化罗拉拉伸系统的作用进行分析 ,建立了纤维拉伸倍数计算公式 ,得出纤维有效拉伸的条件 ,并通过实例验证了有关分析。

羊毛拉伸细化预处理工艺条件的研究

分析了羊毛拉伸细化预处理工艺的作用 ,建立了预处理工艺条件的选择依据 ,包括平均拉伸比应力、断裂伸长率和纤维的表面损伤。凭借这些评判依据 ,分别考察了温度、溶液浓度、浸渍时间和拉伸速度等工艺条件对纤维拉伸性能的影响 。

《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》新旧标准比较解析

通过对《碳纤维复丝拉伸性能试验方法》新旧标准进行比较解析,明确了新标准的主要变化,从而指导使用碳纤维复丝拉伸性能测试方法,真实准确高效地提供碳纤维复丝拉伸性能数据。

XQ—1型纤维强伸度仪及其应用

本文对国内所采用的几种纤维强伸度特点和新研制的XQ—1型纤维强伸度的结构及其应用进行了讨论和介绍。

木材单根纤维力学性质研究进展

以单纤维力学性能研究的重要性为出发点,综述近年来单纤维力学性能测试的研究进展,针对单纤维拉伸过程中的纤维制备、夹紧、定向、细胞壁横截面面积测量技术、纳米压痕技术以及间接测量的零距拉伸技术进行详细评述,并总结单纤维的纵向弹性模量、抗拉强度以及单纤维的蠕变、断裂、疲劳、扭转特性的研究现状,提出下一步开展单纤维力学研究的建议。

碳纤维强度的统计特性及对复合材料线芯力学性能的影响

测试了国产T300级碳纤维的单丝和复丝拉伸强度,并用Weibull分布来描述碳纤维单丝平均拉伸强度。采用拉挤工艺制备出国产碳纤维复合线芯,测试了国产碳纤维复合线芯的弯曲强度和短梁剪切强度性能。结果表明:国产T300级碳纤维单丝拉伸强度性能达到东丽T300碳纤维水平,且分散性更小;复丝强度略低。国产T300级碳纤维集束性较差,在拉挤抽纱过程中,容易夹纱和起毛。在纤维体积含量基本相同情况下,国产T300级碳纤维复合线芯力学性能与东丽T700碳纤维复合线芯力学性能相差不大。

黄藤材单纤维力学性能

将零距拉伸技术和单根纤维拉伸技术应用到藤材研究领域中,初步测试了黄藤材纤维的抗拉强度和弹性模量等力学性能指标。结果表明:通过零距拉伸技术测得的黄藤材纤维的抗拉强度为76.97～200.42 MPa,平均值为157.8 MPa;而通过单根纤维拉伸技术测得的黄藤材纤维的拉伸强度为166.12～880.24 MPa,平均值为540.72 MPa;弹性模量为1.91～11.58 GPa,平均值为4.62 GPa,伸长率为1.22%～17.24%,平均值为8.09%。这两种试验结果产生的差异可能是由于制取的试样不同造成的,但是从微尺度角度来评价藤材的微力学性能是可取的。

循环再用毛纤维的损伤测试分析

为了研究循环再用毛纤维经过循环再加工后,毛纤维的性能损伤情况,测试分析了8组来源不同的循环再用毛纤维的细度、纤维长度和单纤维拉伸性能,并控制纤维细度基本一致,比对用于再利用的毛纤维与原始毛纤维长度、单纤维强力的性能损伤,从而为废旧毛纺织品的再利用提供生产参数。结果表明,循环再用毛纤维平均直径与普通原毛纤维基本一致,开松后的纤维平均长度在15～20 mm之间。与原纤维相比,循环再用毛纤维的纤维长度损失75%左右,纤维强力损失20%～30%。

纤维弱节的力学特征与判定

纤维弱节是造成纤维力学性能退化和纤维品质下降的主要原因。这里采用单纤维拉伸和形态轮廓观察结合的方法,对羊毛纤维弱节的力学行为进行表征。提出了用纤维细节处的平均断裂应力σ和断裂应变ε,作为纤维弱节的判断的依据。并对羊毛的细节断裂、弱节断裂,非弱节(正常)断裂的概率作了实测和理论计算。其结果分别为80％、40％和60％。这证明作者采用的单纤维性能分析仪(SIFAN)法和显微图像加单纤维强力仪(OM+XQ)法的实用性与有效性。

热处理方式对石墨纤维性能的影响

研究了分步热处理对石墨纤维力学性能及微观结构的影响,并采用Raman光谱分析了石墨纤维的皮芯结构程度。结果发现:在相同处理条件下,分步热处理有利于石墨纤维拉伸强度和体密度的提高,而其对弹性模量的影响则较小。分步热处理所得石墨纤维的表面石墨化程度较低,内部石墨化程度较高,其皮芯结构因子较大,说明其均质性更好一些。因此,分步热处理有利于提高石墨纤维的致密性和均质性,从而提高其拉伸强度。