提升杂环芳纶复合性能的研究进展

杂环芳纶是指主链中含有芳杂环(通常为苯并咪唑)的一类对位芳纶,其具有轻质、高强高模、高耐热、耐溶剂等优异性能。相比典型的芳纶Ⅱ纤维,杂环芳纶具有更加优异的力学性能,目前在我国的航空航天和防弹防护等领域得到了实际的应用。然而,与其他有机纤维类似,杂环芳纶由于表面惰性,其与树脂的复合性能相对较低,限制了其在先进复合材料领域的应用。本文从杂环芳纶表面改性和结构设计两方面出发,总结近年来提高杂环芳纶复合性能的设计思路、技术手段和研究成果,展望其在先进复合材料应用领域的发展趋势,为有机纤维的界面设计及改善界面粘接性提供帮助和参考。

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。

纤维增强热塑性复合材料与金属连接技术的研究进展

纤维增强热塑性复合材料(FRTP)与金属的连接技术是多材料异质结构的关键制造技术。总结了纤维增强热塑性树脂基复合材料相对于传统金属材料的性能优势,分析了FRTP与金属连接技术的重要性和必要性,系统回顾了胶接、机械连接、混合连接和焊接四大类FRTP/金属连接技术的特点和发展,最后对未来FRTP/金属异质结构连接技术的发展、接头性能的改善提出了展望。

树脂基纤维复合材料在新能源汽车上的应用

树脂基纤维复合材料具有密度小、模量高、比强度高等优点,是优异的车用轻量化材料。为更好地探寻新能源汽车零部件的用材趋势,文章对树脂基纤维复合材料在国内外新能源汽车上的应用进行了详细的分析。研究发现,碳纤维增强复合材料虽然成本高,但由于优异的性能,仍在部分高端车型上大量使用,用以提升品牌影响力;玻纤增强复合材料,成本较低,是理想的轻量化材料,近几年在新能源汽车上大量应用;天然纤维增强复合材料的应用主要是为了提升低碳、环保的形象;玄武岩纤维增强复合材料目前还未形成完整的产业链,但未来有广阔的发展空间。文章的分析为新能源汽车零部件的选材提供了依据和指引方向。

不同铺层数平纹碳纤维力学特性分析

为明确面密度为200g/m^(2)的3K平纹碳纤维的力学特性,分别进行不同铺层数下碳纤维树脂基复合材料的拉伸、弯曲和冲压式剪切实验。结果表明:试样的损伤形式为断口处的分层、纤维从基体中拔出和断裂、垂直于载荷方向上的纤维束撕裂、基体之间的挤压、纤维的剪切断裂、基体的挤压变形。拉伸和弯曲试样的位移载荷曲线的起始阶段是线性的,弯曲试样的位移载荷曲线的起始阶段是非线性的。在2—12层的铺层数变化范围内,所有试样的铺层数载荷曲线呈现线性变化,试样承受弯曲载荷的能力较弱。

考虑材料组分影响因素的HP-FRCC流动性能及力学性能

为制备适用于砖墙体面层加固的水泥基复合材料,降低其成本同时保证其力学性能,采用一种高性能纤维增强水泥基复合材料(HP-FRCC)用于砖墙体面加固,进而对HP-FRCC的流动度和力学强度进行研究分析,采用跳桌测试法及抗压抗拉测试,分析不同水胶比、减水剂、石灰石粉、聚甲醛POM纤维掺量制备的HP-FRCC的流动性能和力学性能。结果表明:增大水胶比以及石灰石粉掺量能够改善流动性能,而纤维掺量的增大会导致流动度的降低。当POM纤维掺量为2.5%,石灰石粉掺量为35%~40%时,HP-FRCC力学性能最优,而随着水胶比的提高,力学性能下降,拉伸延性呈现先增后降的趋势。POM纤维与HP-FRCC基体之间存在较强的粘结力,纤维的存在促进抗拉强度以及延性的提高。减水剂掺量为2.0%时强度、拉伸延性最小但流动性能最佳。

抗弹复合材料用高性能有机纤维、树脂及其匹配性研究进展

简述了纤维增强树脂基复合材料的抗弹机理,介绍了装甲防护领域常用的高性能有机抗弹纤维和树脂,分析了影响纤维复合材料抗弹性能的主要因素。从纤维/树脂协调匹配的角度出发,揭示了匹配的各组分可以最大程度上发挥增强体高强度、高模量和基体能量吸收率高的特性,分析了纤维/树脂匹配性的发展趋势,指出下一步研究重点在于构建恰当的纤维/树脂匹配体系,通过调整纤维/树脂含量、树脂模量和对纤维进行表面处理等进行调控。

连续纤维增强树脂基复合材料绿色化技术的研究进展

连续纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强、性能可设计等特点,是航空装备轻量化不可或缺的重要结构材料。由于其主要采用热压罐成型技术制备,成型过程能耗高,热固性树脂回收利用难、成本高,难以满足低碳绿色发展的要求,因此开展可回收绿色复合材料、复合材料低能耗制造以及回收再利用等复合材料绿色化技术研究受到了越来越广泛的重视。笔者介绍了目前连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展现状,并探讨了连续纤维增强复合材料绿色化技术的发展前景。

钢纤维聚丙烯复材加固的建筑梁柱节点抗裂性能研究

为提升建筑结构整体抗断裂性能,建筑建设时将纤维增强水泥基复合材料应用在建筑梁柱节点的关键受力位置。采用纤维增强水泥基复合材料(FRC)加固建筑梁柱节点,模拟实际工况下的受力情况,记录断裂形貌与断裂后的微观结构变化,定量评估不同纤维掺量下的抗裂性能。试验结果表明,0.8%钢纤维掺和1.2%聚丙烯纤维增强水泥基复合材料,加固建筑梁柱节点后,裂缝数量最少,且裂缝面积最小,抗裂性能最佳,其余钢纤维与聚丙烯纤维配比的试件也能一定程度提升梁柱节点抗裂性能。

基于桥梁改造的新旧混凝土结构粘接加固复材改性研究

试验制备了一种聚乙烯醇(PVA)纤维水泥基复合材料(ECC),并将该材料与碳纤维布(CFRP)结合,对新旧钢筋混凝土梁进行复合加固处理,研究材料性能。结果表明,制备的ECC材料具备较好综合性能,粘接效果和抗裂效果良好,可以与CFRP结合,对桥梁混凝土进行粘接加固;相对于普通钢筋混凝土梁,经过ECC/CFRP复合加固后,钢筋混凝土梁的刚度提高,极限荷载明显提升;随着ECC/CFRP复合加固层厚度的增加、CFRP长度的增加,粘接加固效果越好,极限荷载最大值分别达到30.17、29.73 kN。ECC/CFRP复合加固可以提高旧危桥梁混凝土的性能,粘接加固效果较好。

热处理对Al_(2)O_(3)f/Mg-6.0Al-1.0Nd-1.0Gd复合材料压缩性能的影响

通过无压浸渗法制备Al2O3f/Mg-6.0Al-1.0Nd-1.0Gd复合材料,研究不同热处理工艺对复合材料室温及高温压缩性能的影响,分别对铸态、T4态和T6态复合材料进行压缩性能测试并对其断口进行观察分析。实验结果表明:T4和T6处理均可有效提高复合材料的压缩性能,相较T6处理,T4处理效果更佳;复合材料宏观断口主要呈准解理断裂,相对于铸态,热处理态复合材料塑性断裂特征明显,其中,T4态复合材料的失效形式主要为纤维拔出,而T6态复合材料则为纤维脱粘,二者均存在一定程度的纤维断裂。

高强高模聚乙烯纤维纸基复合材料的制备及性能

以高强高模聚乙烯(UHMWPE)短纤维和针叶木浆为原料,通过湿法成型技术结合树脂浸渍热压方法制备了UHMWPE纤维纸基复合材料,研究了原纸制备工艺和浸渍热压工艺对UHMWPE纤维纸基复合材料性能的影响。结果表明,当UHMWPE纤维与针叶木浆质量比为7∶3、针叶木浆打浆度为58°SR、酚醛树脂水溶液质量分数为10%、上胶量为44%、热压工艺为15 min、10 MPa、130℃时,制得的UHMWPE纤维纸基复合材料性能较好。当原纸经过浸渍热压后,所制备的UHMWPE纤维纸基复合材料抗张指数为59.11 N·m/g,与原纸相比抗张指数提高了6.9倍,表面变得更光滑,同时具有较低的介电常数(约1.97)、介质损耗因数(0.45×10^(–2))和较好的热稳定性。

纳米碳材料改性碳纤维的研究进展

碳纤维的表面惰性使碳纤维与树脂基体之间界面结合强度弱,最终导致碳纤维复合材料的综合性能较差。纳米碳材料是常见的改性碳纤维的原料,在碳纤维表面引入纳米碳材料可以增强碳纤维的表面粗糙度,使其与树脂基体之间形成机械锁合,增强碳纤维与树脂基体之间的界面相容性。本文以碳纳米管为例,对气相沉积法、化学接枝法、电泳沉积法和上浆引入法四种常见的改性碳纤维的方法进行介绍,报道了不同纳米碳材料在碳纤维复合材料中的应用现状,展望了未来纳米碳材料改性碳纤维的发展前景。

树脂基碳纤维复合材料在轨道车辆车体上的应用及制造工艺概述

以韩国摆式列车车体为例初步介绍了树脂基复合材料车体制造方法,并详细阐述了树脂基碳纤维复合材料车体制造工艺,包括预浸料制造工艺、热压罐成型工艺、真空辅助树脂灌注成型工艺、自动铺放工艺、拉挤成型工艺和缠绕成型工艺的具体内容和主要参数。研究结果可为树脂基碳纤维复合材料在轨道交通车辆车体上的应用提供参考。

铁路插板式金属声屏障XT-A型复合材料单元板用特种UHPGRC的试验研究

研制了一种铁路插板式金属声屏障XT-A型复合材料单元板用特种UHPGRC(超高性能玻璃纤维增强水泥基复合材料)。以高贝利特硫铝酸盐水泥为胶凝材料,通过骨料级配和改性剂的调试以及聚丙烯短纤维与玻璃纤维网格布的多元增强改性优化设计试验,研制出具有优异性能的特种UHPGRC,并将其应用于铁路插板式金属声屏障XT-A型复合材料单元板中,用以代替铝合金背板。试验表明,该特种UHPGRC材料制成的XT-A型单元板性能优异,并且造价显著降低。

热塑性淀粉的增强研究进展

主要介绍有机纤维和无机矿物两大类增强体在热塑性淀粉中的应用现状和进展,分别指出有机纤维、无机矿物和其他增强材料在应用中存在的优点与不足,提出了可能的发展方向。

硼酚醛烧蚀材料的研究

介绍了炭布增强硼酚醛烧蚀材料 ( 2 D C/FB)的制备 ,研究了工艺对复合材料力学性能和烧蚀性能的影响。结果表明 ,硼酚醛 FB树脂 90 0℃残炭率高达 70 % ,高于普通酚醛树脂 (钡酚醛 ) ,采用优化工艺制备的 2 D C/FB材料力学性能和烧蚀性能优异 ,剪切强度高达 3 9.

新型改性双马来酰亚胺树脂体系

采用新型改性剂烯丙基酚氧树脂 (AE)和热塑性改性聚醚酮 (PEK-C)等对典型的二苯甲烷型双马来酰亚胺(MBMI) / O,O′-二烯丙基双酚 A(DABPA)二组分体系进行增韧改性 ,获得了具有优良的韧性和基本力学性能、良好的耐热性和较低的加工温度的新型改性 BMI/ T3 0 0复合材料体系。

溶剂法回收玻璃纤维/环氧复合材料的试验研究

为了解决现有化学回收法技术不适用于热固化体系的问题,采用溶剂法从玻璃纤维/环氧复合材料成功回收了玻璃纤维.在90℃的8mol/L分解液作用下,12h即可将复合材料中的环氧树脂基体分解为低分子含苯环有机物,回收到外观清洁的玻璃纤维.当分解温度为90℃,酸液浓度为8mol/L,投料比为6g:100mL时,回收纤维的单丝拉伸强度损失为5.2%.以分解时间、回收纤维强度损失为考查指标,利用正交实验法对分解条件进行优化,得到各因素的影响次序:浓度为最重要因素、温度次之、投料比影响最小.

混合纤维纸基复合摩擦材料的研究

对纸基纤维复合材料的成型及有关影响因素进行了初步研究。采用剑麻纤维与芳纶纤维为原料,针对原纸的抄造、纸页与树脂的复合条件、材料的热压及强度性质等进行了实验,探讨了原纸定量、原纸纤维配比、剑麻浆打浆程度以及浸渍液树脂浓度等因素对材料强度的影响。