聚丙烯复合纤维混凝土在水利工程中的应用

沿海水工构筑物要求混凝土具有良好的抗渗、抗裂、抗磨损、抗冲击韧性和耐久性,而聚丙烯复合纤维混凝土作为一种新型的建筑材料,能满足上述的这些性能,在水利工程中得到了广泛的应用。以下主要介绍聚丙烯复合纤维混凝土的基本性能,并结合聚丙烯复合纤维混凝土在沿海水工构筑物中的应用,对其发展前景进行了展望。

聚丙烯复合纤维与聚丙烯纤维的抗裂效果对比及应用

通过聚丙烯复合纤维和传统聚丙烯纤维在混凝土塑性及硬化阶段的抗裂效果试验及现场浇筑结果比较。聚丙烯复合纤维因其形成的低强低模-高强高模复合体系可在混凝土凝结硬化的不同时期协同作用,不仅能够阻止混凝土的塑性开裂,而且可推迟硬化阶段裂缝的形成、从而有效控制混凝土硬化阶段的裂缝,达到阶段抗裂、层次抗裂的目的。

聚酰胺/聚丙烯复合纤维的定性鉴别

采用燃烧法、显微镜观察法、溶解法、红外光谱法以及差式扫描量热法测试聚酰胺/聚丙烯(PA/PP)复合纤维的各项性能,并对比了其与聚酰胺纤维(锦纶)、聚丙烯纤维(丙纶)单组份纤维各项性能的差异。结果表明:聚酰胺/聚丙烯(PA/PP)复合纤维的燃烧状态、溶解性能、红外谱图、DSC谱图均体现为锦纶、丙纶单组份纤维的复合特征。采用20%HCl去除复合纤维的聚酰胺组分,可得到另一组分的完整红外谱图信息,使得定性鉴别更为简单。以上方法结合使用,可准确鉴别PA/PP复合纤维。

聚乙烯/聚丙烯复合纤维定性方法研究

采用燃烧法、显微镜法、化学溶解法、红外光谱法以及差示扫描量热法(DSC)对聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)复合纤维进行定性鉴别,并与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维进行比较研究。测试结果表明:PE/PP复合纤维在燃烧性能和化学溶解性能上与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维相似。PE/PP复合纤维横纵截面为皮芯结构,而单组分的这两种纤维为圆形结构;在红外光谱与DSC测试分析中,PE/PP复合纤维与聚乙烯纤维、聚丙烯纤维有明显的区别,它们可以快速准确地定性鉴别PE/PP复合纤维和单组分纤维的成分,这一方法也为其他两组分复合纤维的定性提供了参考。

玻璃纤维/聚丙烯复合纤维纱拉挤成型过程

采用复合纤维纱拉挤制备连续玻璃纤维增强聚丙烯(GF/PP)热塑性型材,研究了复合纤维纱中PP树脂浸渍连续GF过程。以达西定律为理论基础,研究了影响径向浸渍速率的渗透率、压力、树脂流体黏度等参数随着纤维体积分数、拉挤成型模具结构参数、复合纱物性参数、成型温度的变化。在自主设计的试验线上制备了不同模具结构参数、不同成型温度下的拉挤型材样条,测试其孔隙率和机械性能,并对成型制品断面进行形态观察。实验结果的规律与理论模型分析相符,结果表明:在GF/PP复合纱拉挤过程中,在入模处对纱线施加张力有利于制品的浸渍均匀性;200℃~220℃的成型温度最有利于树脂的流动浸渍;成型模具热熔区壁面倾角对树脂向纤维束内部的浸渍过程是必要的。

碳纤维编织网与聚丙烯水泥基复合材料加固圆柱轴压试验

完成了14个基于碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱的轴压性能试验,得到了各试件的极限承载力与破坏形态,测得了各试件平均压应力-混凝土应变曲线、平均压应力-碳纤维编织网应变曲线及各试件极限承载力柱状图,分析了加固层水泥基复合材料中聚丙烯纤维含量、碳纤维编织网包裹层数及网格大小等参数对试件轴压性能及破坏机理的影响。试验结果表明:采用碳纤维编织网与聚丙烯纤维水泥基复合材料加固圆柱可明显提高其极限承载力;试件主要破坏形态为纵向压劈破坏,脆性破坏特征明显;加固层少量聚丙烯纤维含量(质量比0.05%,0.15%,0.25%)的改变对试件承载力的提高不明显;在一定范围内试件承载力随碳纤维编织网包裹层数的增加而提高;相比于2 cm网格碳纤维编织网,1 cm网格碳纤维编织网对试件承载力的提高效果更好。

聚丙烯/玻璃纤维复合材料注塑工艺条件研究

基于自制的聚丙烯/玻璃纤维(PP/GF)复合材料,研究了复合材料不同配方与注塑工艺之间的关系。结果表明,注射成型加工时,PP/GF复合材料的配方组成不同,对注塑工艺条件和制品的性能都有较大的影响,因此应根据PP/GF复合材料的不同配方采用不同的注塑工艺条件。加有改性剂或偶联剂的PP/GF复合材料注塑时的塑化温度、注塑压力、保压压力和保压时间及注射成型后的冷却时间均高于未加改性剂的PP/GF复合材料。

醋酸纤维素-聚丙烯复合膜固定化转谷氨酰胺酶的研究

通过醋酸纤维素-聚丙烯复合膜对转谷氨酰胺酶进行固定,以酶活力为指标,进行单因素试验,考察酶液质量浓度、吸附时间、戊二醛添加量、戊二醛交联时间对转谷氨酰胺酶活力的影响,确定最佳固定化条件为:酶液质量浓度15mg/mL、吸附时间3h、戊二醛添加量0.3g/100mL、戊二醛交联时间4h。在最佳固定化条件下固定的酶活力可达16.1U/g膜。对固定化酶和游离酶的酶学性质进行比较,得出游离酶最适温度为35～40℃,而固定化酶膜最适温度为45～50℃;游离酶最适pH值为6～7,固定化酶膜最适pH值为5～6,固定化酶比游离酶向酸性偏移。

混纤纱法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料

采用混纤纱法制备连续玻璃纤维增强聚丙烯复合材料 ,对混纤纱的制备工艺及纤维增强聚丙烯复合材料的成型工艺进行了研究。通过试验 ,对玻璃纤维增强聚丙烯复合材料力学性能及孔隙率等进行了测试 ,并确定出了合理的工艺参数。

聚乙烯/聚丙烯和聚乙烯/聚酰胺复合纤维定性鉴别方法研究

采用燃烧法、溶解法、显微镜法、差示扫描量热法(DSC法)以及红外光谱法(FTIR法)对聚乙烯/聚丙烯(PE/PP)复合纤维和聚乙烯/聚酰胺6(PE/PA 6)复合纤维进行了定性鉴别。结果表明:燃烧法中,PE/PA 6复合纤维在燃烧过程中有氨基味,且残留物呈硬淡棕色透明圆珠状,而PE/PP复合纤维燃烧过程中有石蜡味,残留物呈灰白色蜡片状;溶解法较难区分出PE/PP复合纤维和PE/PA 6复合纤维;显微镜法中,两种复合纤维的横截面薄片上,滴加碘-碘化钾溶液,PE/PA 6复合纤维的芯层变深褐色,PE/PP复合纤维的芯层不显色;DSC法和FTIR法中,可根据DSC曲线中的的熔融温度PE(约132℃)、PP(约162℃)、PA 6(约216℃)和FTIR中PE,PP,PA 6的红外特征峰来鉴别PE/PP复合纤维和PE/PA 6复合纤维。

MAPP对麦秸纤维-聚丙烯复合材料热力学性能的影响

以麦秸纤维为增强材料、聚丙烯为基体物质、马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)为改性剂,制备麦秸纤维-聚丙烯复合材料。利用DMA、DSC、TG和SEM,探讨了MAPP的添加量(质量百分比1%、2%、5%、10%)和麦秸纤维形态(<9、9～28、28～35、>35目)对麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热力学性能和结晶性能的影响。结果表明:①当MAPP的添加量为2%时,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的储能弹性模量减小;当MAPP的添加量增加到5%、10%时,复合材料的储能弹性模量增加。②在麦秸纤维-聚丙烯体系内添加MAPP后,麦秸纤维-聚丙烯复合材料的结晶温度提高约1℃,结晶度增加了4%～8%;麦秸纤维以28～35目的形态作为聚丙烯基体的增强材料时,其复合材料的结晶温度为122.7℃,结晶率达到45.8%。③麦秸纤维-聚丙烯复合材料的热分解峰温分别为355和460℃。④麦秸纤维以纤维束的形态分布在基体聚丙烯中起增强作用,在整个体系内,麦秸纤维局部团聚且断裂明显。添加MAPP后,有利于基体物质在麦秸纤维表面的均匀覆盖。

小檗碱在聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维染色中的应用

为拓展小檗碱的应用领域,对小檗碱理化性能进行研究,并将小檗碱应用于聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维染色。通过正交试验对聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维小檗碱染色工艺进行优化,测定了上染速率曲线和吸附等温线,并测试了染色后聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抗菌性能。结果表明:小檗碱能溶于水,在p H值3~11范围内耐酸碱稳定性好,在120℃以下热稳定性好;小檗碱对聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维染色吸附等温线呈Langmuir型,小檗碱染色半染时间为15. 5 min,平衡上染百分率为97%;最佳染色工艺为:染色温度为100℃,染色保温时间为40 min,染色p H值为8;染色后聚丙烯腈/醋酸纤维素复合纤维对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌率均可达到92%以上。

覆聚四氟乙烯膜的聚乙烯/聚丙烯复合纤维的定性鉴别

采用燃烧法、显微镜法、溶解法、红外光谱法和熔点法对覆聚四氟乙烯膜的聚乙烯/聚丙烯复合纤维进行定性鉴别。研究表明:用二甲苯将聚四氟乙烯膜分离出来,引入差谱技术获得聚乙烯/聚丙烯复合纤维红外谱图,并与聚四氟乙烯、聚乙烯/聚丙烯复合纤维标准样品进行比较,用熔点测试进一步验证同心圆皮芯结构复合纤维为聚乙烯/聚丙烯复合纤维,这种层层递进、综合分析的方法对其他覆膜纺织品的定性也具有一定的参考价值。

聚丙烯纤维自增强同质复合材料的力学性能

根据聚合物熔体结晶过程中存在过冷态的原理,在160℃时将1根或者2根全同聚丙烯(iPP)纤维引入到iPP基体中,制得iPP纤维/基体同质复合材料,同时,制备了具有相同热历史但无iPP纤维引入的试样,对3种试样进行拉伸性能测试对比。拉伸试验结果表明:无引入纤维的试样其力学性能较差,引入iPP纤维可使同质复合材料的拉伸强度得到明显的提高;引入单根iPP纤维所制得的试样的拉伸强度提高了21.8%,而引入2根iPP纤维所制得的试样的拉伸强度并没有明显的增加,这是由于纤维本身的性质和界面横晶的作用所致,说明iPP纤维本身及其诱导产生的界面结晶(横晶)对该复合材料的拉伸强度产生较大影响。

长纤维增强聚丙烯复合材料进气歧管焊接接头的性能及影响因素

对水压爆破试验合格与不合格的两个汽车用长纤维增强聚丙烯复合材料进气歧管焊接接头进行了拉伸试验,观察了人工断口形貌并分析了影响其性能的主要因素。结果表明:水压爆破试验合格进气歧管焊接接头的拉伸强度约为11 MPa,远小于母材的;热影响区及熔合区中的纤维呈无序分布,且与基体聚丙烯结合较好,但是纤维出现了聚集情况,且部分纤维剥落,导致焊接接头拉伸强度的降低。水压爆破试验不合格进气歧管焊接接头熔合区纤维与基体聚丙烯的结合很差,且存在大量破碎现象;破碎纤维所在区域在水压爆破试验时成为裂纹源,导致焊缝开裂。

马尾松纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的实验

对马尾松热磨机械浆纤维增强聚丙烯复合材料力学性能进行测试与分析 ,结果表明 :对纤维进行接枝处理和偶联处理 ,可以明显改善纤维与聚丙烯基体共混体系的力学性能 ;纤维与助剂的含量对复合材料力学性能的影响显著 ,马尾松热磨机械浆含量 2 5 %左右时 ,复合材料可达到的力学性能指标为拉伸强度 2 7MPa以上、弯曲强度 4 0MPa以上、冲击强度 (缺口 ) 5kJ/m2

Al(OH)_3阻燃剂含量对麦秸纤维/废旧聚丙烯再生复合材料性能的影响

制备了阻燃麦秸纤维增强废旧聚丙烯再生复合材料,研究了阻燃剂Al(OH)_3含量对复合材料阻燃及力学性能的影响。结果表明:Al(OH)_3的加入极大地提高了复合材料的阻燃性能,并减少了融滴现象,当Al(OH)_3质量分数为40%时,垂直燃烧级别达到FV-0级,极限氧指数达到28.9;Al(OH)_3的添加使复合材料的热分解温度明显提高;随着Al(OH)_3含量的增加,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度呈现先升高后降低的趋势,当Al(OH)_3质量分数为30%时,复合材料的阻燃性能和力学性能达到最佳组合。

木质素/聚丙烯腈复合纤维的制备及其性能

为降低传统聚丙烯腈(PAN)纤维的制备成本并实现木质素的高值化利用,对木质素/PAN共混溶液的黏度进行研究,采用湿法纺丝工艺制备了不同比例的木质素/PAN复合纤维,确定其最佳纺丝工艺。借助扫描电子显微镜、差示扫描量热/热重同步分析仪、单纤维物性分析仪、紫外-可见分光光度计等测试手段对复合纤维的结构和性能进行研究。结果表明:相对含量为35%的木质素/PAN纤维仍具有均匀致密的结构,其强度达到3.81 cN/dtex;加入木质素后,二者的协同作用赋予了复合纤维良好的热稳定性,该复合纤维在低成本碳纤维和功能纺织材料等领域具有重要的潜在应用价值。

聚丙烯/微晶纤维素复合材料的非等温结晶动力学研究

用熔融复合法制备聚丙烯/微晶纤维素复合材料,用DSC法研究其非等温结晶行为,分别用Jeziorny法、Ozawa法和Mo法对所得的数据进行处理。结果表明,Jeziorny法和Mo法处理非等温结晶过程比较理想,MCC的加入缩短了t1/2,起到了异相成核作用。

聚丙烯纤维水泥基复合材料的抗冻性能研究

为改善桥梁伸缩缝处混凝土结构的冻害问题,本试验成功制备了加入聚丙烯纤维的超韧性水泥基复合材料(PP-ECC),对其进行了抗冻性能研究,采用先干搅再湿搅的搅拌工艺,并以试件质量损失为评价指标,分析了冻融循环条件下材料的抗冻性能;以抗压、抗折、抗拉等指标为依据,研究了该复合材料经受不同冻融次数后的力学性能变化,并对PP-ECC的体积膨胀变形进行了时程分析。结果表明,随着冻融次数的增加,抗压、抗折、抗拉强度呈下降趋势,试件质量损失逐渐增大;冻融体积膨胀应变随着冻融温度的交替升降也呈现出时程规律性变化,此外,最大膨胀应变随着冻融次数的增加而明显增大。最后通过在相同冻融循环次数后与普通混凝土相对比,可知PP-ECC材料的基本性能指标,包括质量损失率、抗压强度、极限抗拉强度、极限拉应变、抗折强度以及抗冻融体积膨胀变形性能等仍能保持较高的水平,极限拉应变是普通混凝土的120~400倍,有显著的拉伸韧性,并且300次冻融循环后PP-ECC的质量损失率低于5%,该研究成果可为PP-ECC在国内寒冷地带桥梁伸缩缝无缝化的推广应用提供一定的理论参考。