基于非线性热响应的玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸响应预报方法

为探究复合材料结构在火灾条件下的力学响应,建立考虑基体热解和纤维软化效应的复合材料热-拉伸响应模型,通过多维数组运算对非线性方程组进行求解,研究高温下玻璃纤维/乙烯基酯复合材料的拉伸性能变化规律、预测玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在不同拉伸载荷和单侧热流工况下的失效时间。结果表明:建立的非线性热-拉伸性响应模型,能够有效预测乙烯基酯及玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在单侧恒定热流下的拉伸性能。通过模型预测曲线可知,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度随温度的下降主要分为两个阶段:第一阶段为其在玻璃化转变温度附近快速下降;第二阶段为材料基体完全玻璃化转变后,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料拉伸强度的缓慢下降。另外,随着拉伸载荷的增加,玻璃纤维/乙烯基酯复合材料失效时间迅速缩短,且失效时间随拉伸载荷变化情况在不同热流密度下具有相同的趋势。在相同拉伸应力下,热流密度的下降可延长材料的失效时间。在80%室温强度的拉伸应力下,层合板在10 kW/m^(2)下的失效时间较75 kW/m^(2)延长了300 s。在10 kW/m^(2)条件下,施加拉伸应力低于50%室温强度时,层合板在长时间内不会发生失效。

玻璃纤维/乙烯基酯复合材料在火灾条件下热解气体内压预报方法

聚合物基复合材料在高温环境下会发生热解反应,伴随着热解气体的产生,在材料内部形成气体压强。本文通过对UMATHT子程序进行二次开发,展开高温环境下复合材料基质热解与热解产物扩散的数值模拟,建立了复合材料内压预报模型,实现了传热方程、阿伦尼乌斯方程、达西定律、理想气体状态方程的耦合计算,模拟了75 kW/m^(2)热流作用下玻璃纤维/乙烯基酯复合材料的内压变化。结果表明:该方法得到的压强预测值与试验值吻合较好,最大压强峰值误差约为4.68%,可有效预测玻璃纤维/乙烯基酯的内压变化趋势。各位置的压强达到峰值后开始下降,且影响因素不同。3 mm位置的压强下降受分解速率、渗透率、孔隙率共同影响;6 mm位置则是孔隙率增大与初始渗透率两者导致的;9 mm位置仅受初始渗透率的影响。

热处理对COPET/PTT复合纤维卷曲性能的影响

以改性聚酯(COPET)及聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)为原料经复合纺丝制备了COPET/PTT复合纤维,研究了热处理方式、温度和时间对COPET/PTT纤维卷曲性能的影响。结果表明:沸水处理优于干热处理;COPET/PTT复合比50/50的纤维具有较好的潜在卷曲性;湿热温度超过80℃,沸水处理时间10～20min,纤维卷曲性趋于稳定;干热温度在140～160℃时,纤维具有良好的卷曲性能;张力热处理有利于提高纤维的卷曲弹性回复能力。

聚碳酸亚丙酯/硅藻土复合纤维膜的制备及性能

采用静电纺丝技术,通过正交试验设计确定制备聚碳酸亚丙酯(PPC)/硅藻土复合纤维膜最佳工艺。利用傅立叶转换红外光谱仪(FTIR)、扫描电子显微镜(SEM)、热失重仪(TGA)、比表面和孔隙度分析仪(BET)及抗菌性实验对复合纤维膜的结构和性能进行测试。确定制备PPC/硅藻土复合纤维膜的最佳工艺参数为:纺丝液质量分数为7%,硅藻土质量分数为0.8%,针头内径为0.6 mm,接收转速为60 r/min。在固定PPC浓度条件下,添加质量分数为0.8%硅藻土时,PPC/硅藻土复合纤维膜具有最高的最大分解温度;随着硅藻土含量的增加,比表面积先增大后降低。抑菌性测试发现:当硅藻土质量分数为0.8%时,复合纤维膜的抑菌率可达69.3%,具有一定的抑菌性,可应用于医用敷料。

盐度对三油酸酯复合膜富集3种PAEs的影响研究

采用新型三油酸酯醋酸纤维素复合膜富集水中邻苯二甲酸(2-乙氧基)乙酯(DEEP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二正辛酯(DNOP)3种邻苯二甲酸酯(PAEs),用GC-MS进行定性和定量分析。三种PAEs在复合膜上的富集过程可通过一级动力学模型进行拟合,富集曲线随着辛醇—水分配系数的变化而呈现出不同的富集阶段。不同盐度下,研究了三种PAEs在复合膜上的富集动力学参数和富集系数的变化趋势。结果表明,随着盐度的增大,DEEP富集量和平衡时富集系数降低;DBP平衡阶段的富集量和富集系数随盐度增大先减小,后略有增大;DNOP一直处于线性富集阶段,没有达到平衡阶段,拟合得到的富集系数随盐度的增大先减小,后略有增大。"盐析效应"导致的溶液中化合物浓度的变化是此种现象的主要原因。

热气流固结纤维网串珠结构可控性及其结晶动力学

为研究热气流固结过程中纤维网串珠结构的可控性,采用二次热处理方法,通过调控聚乙烯/聚对苯二甲酸乙二醇酯(PE/PET)皮芯复合纤维处理温度、处理时间、纤维皮芯比制备不同的串珠结构;利用Image Pro Plus图像处理软件分析串珠结构的变化规律。借助X射线衍射仪研究纤维网中串珠纤维的结晶性能,并从结晶动力学角度,采用差式扫描量热法对纤维网中串珠纤维的结晶过程进行跟踪分析。结果表明:皮芯比为50 ∶50的聚乙烯/涤纶皮芯复合纤维在140 ℃、 120 s 的二次热处理条件下可得到不规则参数值接近于1的串珠纤维;随热处理温度升高,串珠纤维结晶度先增加后降低,处理温度为140 ℃时结晶度最大;串珠纤维皮层Avrami指数在1左右,随着结晶温度的增加,串珠纤维结晶速率呈下降趋势。