TPU及TPU-g-MAH增韧废旧ABS的研究

研究了热塑性聚氨酯TPU及TPU-g-MAH对废旧ABS增韧效果的影响。结果表明:当TPU的用量为15份时,共混物缺口冲击强度为13.3 KJ/m2,比改性前提高了26.7%,当TPU-g-MAH的用量为20份,DCP用量为0.5份时,共混物缺口冲击强度为20.2 KJ/m2,比改性前提高了92.4%。

不同纤维增韧环氧沥青混合料性能

为探究不同种类纤维(玄武岩纤维、玻璃纤维和聚酯纤维)对环氧沥青混合料抗开裂和耐疲劳性能的提升效果,在混合料配比设计的基础上,采用车辙试验、低温小梁试验、浸水马歇尔试验以及冻融劈裂试验等对其进行路用性能测试。通过冲击试验,探究纤维对环氧沥青混合料的三种增韧效果:在环氧沥青混合料中添加纤维可以不同程度提高其路用性能;低温性能再加入纤维后,提升效果较为明显;添加玄武岩纤维路用性能优于玻璃纤维和聚酯纤维。

钨纤维增韧钨基复合材料的研究进展

钨纤维增韧钨基复合材料作为一种理想的面向等离子体材料,可以不需要引入其他合金元素,通过充分发挥钨纤维本身的优异性能而提升其韧性。对钨纤维增韧钨基复合材料的增韧机理、增韧相类型、制备方法的研究现状进行了综述,重点介绍了钨纤维表面改性、钨纤维体积分数以及烧结温度对复合材料性能的影响,指出了该复合材料今后的研究方向。

金属间化合物MoSi_(2)协同SiC晶须增韧Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的制备及切削性能

为进一步提高Si_(3)N_(4)陶瓷刀具的强度和韧性,克服单一增韧方式以及金属粘结剂增韧的局限性,本工作利用金属间化合物协同晶须对其增韧补强,将MoSi_(2)颗粒和SiC晶须添加到Si_(3)N_(4)陶瓷基体中,制备出Si_(3)N_(4)/MoSi_(2)/SiC_(w)(SMC)复合陶瓷刀具材料。结果表明:SiC晶须的加入可以有效提高Si_(3)N_(4)陶瓷的断裂韧性,MoSi_(2)的加入可以显著提升Si_(3)N_(4)陶瓷的抗弯强度。连续干切削45#淬火钢时,相较于商用刀具YBC251,SMC复合陶瓷刀具的寿命及切削稳定性提升显著。其中,添加了SiC晶须的SMC3(MoSi_(2)10%(未作特别说明时均为质量分数),SiC_(w)10%)及SMC2(MoSi_(2)0%,SiC_(w)10%)刀具的寿命均比未添加SiC_(w)的SMC1(MoSi_(2)10%,SiC_(w)0%)更长。随着切削深度的增加,未添加MoSi_(2)的SMC2易出现崩刃现象,切削稳定性不如协同增韧的SMC3。

生物降解聚乳酸复合材料的增韧增透性能研究

选用成本低的生物降解柔性材料聚丁二酸丁二酯(PBS)为增韧剂,具有溶剂化增塑的乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为界面相溶剂,自由基引发聚合的过氧化二异丙苯(DCP)为增容剂,细化球晶提高聚乳酸(PLA)透明性的多酰胺类化合物(TMC)为成核剂,采用熔融共混法制备生物基聚乳酸复合材料,重点研究增韧剂、相溶剂和增容剂对聚乳酸复合材料力学性能、透明性能的影响,开发出高透明增韧PLA的制备技术。结果表明:在PLA基体中加入PBS、ATBC、TMC和DCP,提高了PLA的韧性、相容性和结晶能力。PLA/PBS/ATBC/TMC/DCP共混物中各组分的最佳质量比为80∶20∶10∶0.4∶0.3时,共混物的断裂伸长率为416.5%,相比纯PLA增加了71倍,冲击强度为4.22kJ/m^(2),相比纯PLA提高了165%,拉伸强度为44.3MPa,透光率为82%,显然,PLA的增韧增透性能最佳。其次,在PLA/PBS/ATBC/TMC共混物中添加DCP后,共混物的玻璃化温度(Tg)降低,当DCP添加质量为0.3%时,相比纯PLA降低了10.8℃,显然PLA/PBS共混物的相容性最佳,此时共混物的增韧增透效果显著,拓宽了其在透明产品领域的应用。

乳化沥青对超高性能混凝土工程特性及增韧效果的影响

开裂是目前超高性能混凝土(UHPC)的主要破坏形式,增加弯曲韧性是解决UHPC开裂破坏的主要技术途径.为探究乳化沥青在水泥基材中的增韧效果,研究了不同类型及掺量的乳化沥青对UHPC工作性能、力学强度和弯曲韧性的影响.结果表明阴离子乳化沥青和阳离子乳化沥青均会小幅度降低UHPC的工作性能与力学强度,但能有效提升UHPC的弯曲韧性.相较于阳离子乳化沥青,阴离子乳化沥青UHPC的工作性能与力学强度优于阳离子乳化沥青UHPC,增韧效果更显著;综合考虑力学性能及工作性能,推荐使用阴离子乳化沥青,且优选掺量为3%.通过扫描电子显微镜观察掺入乳化沥青后的UHPC微观结构,发现乳化沥青可有效优化混凝土内部结构、填充微裂缝;乳化沥青的黏弹特性能够有效抑制微裂缝的形成与发展.

“无机粒子-无纺布”协同改性碳纤维复合材料及其增韧机理

针对碳纤维复合材料层间性能较差、易发生分层损伤的问题,提出一种采用SiC粒子和热塑性共聚酰胺(PA)无纺布对碳纤维/环氧树脂基复合材料(CFRP)进行增韧改性的技术,在层间构筑一种“无机颗粒/热塑性纤维/树脂基体”多组分多尺度增韧相体系,对比分析改性前后复合材料的Ⅰ型、Ⅱ型层间断裂韧性和耐热性,借助扫描电子显微镜(SEM)和动态热机械分析仪揭示其增韧和耐热性机制。结果表明,与未改性的CFRP材料相比,当SiC填充量(质量分数)为1%、PA无纺布面密度为25 g/m2时,改性CFRP材料Ⅰ型层间断裂韧性(GⅠC)和Ⅱ型层间断裂韧性(GⅡC)分别提高了52.7%和222.6%。无机粒子的阻滞效应、纤维的桥连效应和基体树脂的塑性变形是其主要增韧机制。

基于仿生的增韧环氧树脂的冲蚀磨损特性研究

目的针对钾盐输送过程中钾盐颗粒对设备造成的冲蚀磨损问题,以及具有较好可溶性和吸湿性的钾盐易黏附于金属设备,从而造成的腐蚀和堵塞问题,将耐冲蚀磨损、耐腐蚀的高分子复合材料与耐冲蚀磨损仿生结构相结合对冲蚀关键零件进行设计,以提高散料输送过程中相关部件表面的耐冲蚀磨损性能和防黏附性能。方法利用自备的疏水二氧化硅对环氧树脂进行增韧处理,结合贝壳表面肋条结构及鲨鱼表皮盾鳞的特殊排列方式对冲蚀表面进行仿生设计,再利用翻模法在增韧环氧树脂表面制备耐冲蚀仿生结构,完成接触角的测量,以及表面耐磨性、表面硬度、耐冲蚀磨损性能等测试,探究疏水二氧化硅颗粒质量分数、仿生结构对环氧树脂综合性能的影响。结果增加疏水二氧化硅的含量,可以提高试样的疏水性;相较于无仿生结构试样,贝壳/鲨鱼复合仿生结构试样的耐磨性能更强,其质量损失率由0.22%降至0.072%。同时,在疏水二氧化硅的质量分数为4%时,冲蚀率最低,仅为1.4%。结论疏水二氧化硅的质量分数为4%的增韧环氧树脂贝壳/鲨鱼仿生结构试样的综合性能最优,其疏水性、耐磨性、耐冲蚀性能均得到提升。

微米PS环氧树脂增韧钢-CFRP界面机理及力学性能研究

为强化钢-碳纤维复合材料(CFRP)胶粘界面环氧树脂的强度和韧性,添加聚苯乙烯(PS)微球提升环氧树脂的力学性能。研究了常温固化工艺下微米PS增韧环氧树脂的拉伸、弯曲和冲击性能,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了环氧树脂拉伸断面的微观形貌,分析了微米PS颗粒对环氧树脂的增强增韧机理,开展了钢-CFRP胶粘界面力学性能试验。结果表明,PS质量分数从0%增加到5.00%时,胶粘剂的拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲模量、断裂伸长率、弯曲挠度及冲击强度随着PS掺量的增加呈先增大后减小的趋势。基体断裂时PS颗粒会产生大变形或阻碍微裂纹发展,从而达到增韧的目的,较大掺量的PS颗粒在树脂中粘附团聚导致环氧树脂的力学性能下降。随着PS掺量从0%增加到2.50%,钢-CFRP胶粘试件的破坏形态从钢板脱胶、胶层内聚破坏逐渐过渡到CFRP板层离,双搭接试件的抗拉强度逐渐提高,2.50%掺量的微米PS增韧环氧树脂在钢-CFRP胶粘界面中表现出良好的力学性能。

无机填料增强增韧聚乳酸基生物可降解材料的研究进展

聚乳酸(PLA)基生物可降解材料由于其良好的力学性能、环境友好性及易回收性,受到了科学界和工业界的广泛关注。但是聚乳酸本身脆性较大,在实际使用过程中需要对其进行适当改性,从而达到改善性能并降低成本的目的。无机填料具有来源广泛、可降解性及耐热性等优点,被广泛用于PLA基生物可降解材料的增强增韧改性。从无机填料的种类和特点出发,综述了滑石粉(Talc)、碳酸钙(CaCO3)、蒙脱土(MMT)、二氧化硅(SiO2)等市场上常用的无机填料增强增韧PLA基生物可降解材料的研究进展,总结了各种无机填料的改性方法和作用机理。同时分析了无机填料在聚乳酸基生物可降解材料增强增韧研究中存在的问题,并对今后的研究方向进行了展望。

CAES储气库衬砌用HTCC力学性能及增韧机理研究

为研制满足CAES地下储气库衬砌性能要求的水泥基复合材料,减少高压气体泄漏。采用石英砂、PVA纤维制备高韧性水泥基复合材料(HTCC),开展力学性能试验及微结构试验,探讨PVA纤维的增韧机理及裂缝控制能力。结果表明:Ⅰ级粉煤灰、石英砂及PVA纤维制备的HTCC的极限抗拉强度可以达到5.44 MPa,极限拉应变达到2.13%;HTCC弹性模量低,适应变形能力强,受压破坏时具有明显的延性破坏特征;HTCC极限拉伸强度与初裂强度比值在1.05~1.46,平均裂缝宽度在60μm以下,具有优异的裂缝控制能力;PVA纤维与基体界面的黏结力及基体中纤维的桥接作用是HTCC增韧阻裂的主要原因。HTCC的高韧性及裂缝控制能力可以满足CAES地下储气库衬砌结构的性能要求。

热塑性树脂增韧环氧树脂复合材料研究进展

为了解决环氧树脂固化导致严重脆弱,低韧性和恶劣的内冲击性缺点,在特定范围内限制适用的问题,本文通过整理近年来环氧树脂增韧的相关文献,研究了热塑性树脂的改性方法和改性后界面情况的进展,对聚砜、聚醚砜、聚醚醚酮、聚酰亚胺等热塑性树脂增韧环氧树脂研究现状进行了分析。研究发现:热塑性树脂增韧环氧树脂的共混体系从均相状态到高交联结构的固定相形态,这种转变极大程度提高了材料的性能。

仿生高韧水泥基复合材料制备技术及增韧机理

为了提升混凝土基体的韧性,基于贝壳珍珠层独特“砖-泥”结构,采用水泥石与有机聚合物制备出具有仿生“砖-桥-泥”结构的高韧水泥基复合材料.通过三点弯曲试验、扫描电子显微镜及有限元模拟方法研究了仿生水泥基材料的抗折强度、韧性及增韧机理.结果表明,相较于传统水泥的脆性断裂模式,仿生水泥基材料表现出明显的延性断裂特征,包括峰后曲线渐进下降、跨中挠度大幅增加等.基于有机聚合物的多尺度桥接-伸展效应,仿生水泥基材料内部呈现明显的裂纹偏转及分支现象,体现了仿生“砖-桥-泥”结构的内外协同增韧机制.仿生水泥基材料能够在保证95%抗折强度的基础上,将水泥基体的韧性提高179.45%,可为解决混凝土增韧降脆问题提供新的技术路径.

丙基噁唑啉改性微晶纤维素增强增韧聚乳酸的研究

利用丙基唑啉(POZ)对微晶纤维素(MCC)进行化学改性得到酰胺化微晶纤维素(AD-MCC),AD-MCC与聚乳酸(PLA)通过熔融共混法制备AD-MCC/PLA复合材料。利用FT-IR、SEM、XRD、TG、万能试验机等研究了AD-MCC的制备条件,并考察了AD-MCC添加质量分数对AD-MCC/PLA的性能影响。结果表明,在甲醇钠催化下120℃反应8 h,可得到POZ接枝率为31.47%的AD-MCC;AD-MCC提高了MCC与PLA的相容性,使PLA力学性能显著提高;添加2.5%AD-MCC可使PLA复合材料的拉伸强度提高26%,断裂伸长率提高61%,冲击强度提高57%。

SEBS与β-NAs对PP的协同增韧作用及增韧机理研究

本研究以聚丙烯(PP)为基体、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物(SEBS)和β成核剂(β-NAs)为增韧剂,采用熔融共混法制备了PP/SEBS/β-NAs共混物,研究了SEBS和β-NAs对PP的协同增韧作用并探究了增韧机理。结果表明:当添加20%SEBS和0.05%β-NAs时,得到的PP/SEBS/β-NAs共混物样品的冲击强度达到了76.1 kJ/m2,较纯PP(3.9 kJ/m2)提高了1851.3%。SEBS和β-NAs的协同效应不仅能够增韧PP,还能够提高其加工性能。β-NAs的加入会诱导所得样品的脆-韧转变行为在低SEBS含量下提前发生。增韧机理为,由于β-NAs的加入,PP/SEBS/β-NAs共混物体系中大部分α晶转化为β晶,致使PP晶粒细化,SEBS相尺寸变小、分散更均匀。在外力作用下样品中的SEBS相充当应力集中点,不仅SEBS相内部及SEBS相和PP的界面层会发生空穴化,还会诱导样品中的PP基体发生大量的剪切屈服形变,这些过程会吸收大量能量,赋予PP/SEBS/β-NAs共混物良好的韧性。

纤维增韧水性环氧乳化沥青混合料性能研究

为提升水性环氧乳化沥青混合料的韧性,采用3种不同类型的纤维材料,分别为木质素纤维、聚酯纤维和玄武岩纤维,并探究它们在不同掺量(0.2%,0.4%,0.6%)下对水性环氧乳化沥青混合料路用性能的影响规律,对9组纤维改性后的水性环氧乳化沥青混合料进行了马歇尔稳定度试验、单轴压缩蠕变试验、低温劈裂试验、冻融劈裂试验、动态模量试验和间接拉伸疲劳试验,得到了马歇尔稳定度、蠕变变形量、破坏拉伸应变、冻融劈裂抗拉强度比、动态模量和疲劳寿命等评价指标结果,并与空白样的各项性能进行了对比分析。研究结果显示:纤维的掺加增加了混合料的最佳乳液含量,并显著增强了集料间的黏结力,从而有效改善了混合料的抗水损害能力。同时,纤维改性对水性环氧乳化沥青混合料的韧性和扩张力也有显著影响,经过纤维增韧处理的混合料在低温劈裂试验中的破坏拉伸应变最大可提升33.6%。基于纤维在提升水性环氧乳化沥青混合料性能方面的效果进行排序,玄武岩纤维表现最佳,其次为聚酯纤维,而木质素纤维排在第3。综合考虑路用性能和经济性,木质素纤维、聚酯纤维、玄武岩纤维的推荐掺量分别为0.2%,0.2%,0.4%。值得注意的是,高掺量的纤维可能导致其在混合料中分散性差,形成力学薄弱点,因此在选择纤维掺量时应对其予以谨慎考虑。

端羧基液体丁腈酯橡胶的合成及增韧环氧树脂的力学性能

采用乳液聚合法,加入丁二烯、丙烯腈、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸甲酯四种单体,通过四元共聚合成出端羧基液体丁腈酯橡胶(CTBNB)并用其增韧环氧树脂。傅里叶变换红外光谱与核磁共振波谱的表征均证实了CTBNB的成功合成,其羧基摩尔分数为3.6%。加入10份(质量,下同)CTBNB可全面提升环氧树脂E 51的拉伸强度、扯断伸长率及冲击强度;加入15份可使其冲击强度较未加入者提高259%,达到明显增韧效果。

高性能箱型复合结构增韧模型与优化计算

为了深入揭示高性能箱型复合结构受力机理并有效提升结构整体性能,通过定义四种混凝土翼板模式开展高性能箱型复合结构增韧模型理论研究。通过建立剪力滞翘曲位移模型和界面滑移模式,推导出考虑剪力滞行为与界面滑移相互影响的控制微分方程,求得在均布荷载作用下的增韧模型理论解析解,进一步以界面滑移量、剪力滞系数、混凝土材料为韧性指标,对提出的增韧模型进行优化计算分析表明:II型增韧模型受剪力滞影响程度仅为0.04%~0.05%,混凝土材料用量节约35.00%,为四种模型中基于剪力滞与滑移耦合行为的最优高性能箱型复合结构增韧模型,便于为水利、土木工程韧性指标设计提供技术支撑。

基于碳纳米管分子支化增韧技术的环氧树脂复合材料制备与性能研究

制备了不同支化度的超支化聚酯修饰碳纳米管,采用傅里叶红外光谱及透射电镜表征手段对其微观结构进行了分析。结果表明:超支化聚酯接枝到碳纳米管表面,不同支化度的超支化聚酯在碳纳米管表面形成了一层包裹层,并使碳纳米管的管径增加。随后制备了超支化聚酯修饰碳纳米管增韧环氧树脂复合材料,通过光学显微镜分析,证明超支化聚酯的接枝修饰显著地提高了碳纳米管在环氧树脂基体的分散性;通过动态热机械性能测试(DMA)及力学性能测试,发现超支化聚酯修饰碳纳米管的加入促进了环氧树脂体系的链段运动,在提高环氧树脂的韧性方面表现出较好的效果,且随着超支化聚酯的支化度越高,环氧树脂的增韧性能越好。

高熵碳/氮/硼化物陶瓷的增韧研究进展

高熵碳/氮/硼化物陶瓷因其出色的热稳定性和耐腐蚀性备受关注,然而由于其固有的脆性导致其断裂韧性相对较低,容易在受到外力作用时发生断裂,这限制了其在工程领域的应用。目前对于增韧高熵碳/氮/硼化物陶瓷的系统性综述还较为缺乏。因此,本文总结并对比了高熵碳/氮/硼化物陶瓷材料的增韧技术,并深入介绍了增韧的机制。这些增韧机制通常是多种机制的综合作用,形成协同韧化效应。未来高熵碳/氮/硼化物陶瓷应用前景广阔,可以在多种领域作为不可替代的高性能产品。