Modification of Interfacial Performance of Fiber Bragg Grating Embedded in the Composite Materials

The interfacial performance of the Fiber Bragg grating（FGB） embedded in the composite was studied and the influence of interface modification on the final profile of the spectra of the FBG sensor was examined. A type of polyamine（Pentaethylenehexamine, PEHA） was proposed to modify the coating of PI on FBG, and the interfacial performance was evaluated by a pull-out test. Sharp improvements of the interfacial shear strength（77%） were obtained by 40 min treatment of PEHA. Compared with untreated specimen, FGB spectra of treated specimen in the tensile tests show improved linearity within the test regime, which proves that the enhanced interface is beneficial for the sensing performance.

FRC/钢燕尾槽单向连接结构强度特性及损伤机理

针对纤维增强复合材料(FRC)与钢结构的紧密坚固连接要求,提出并设计了FRC/钢结构燕尾槽单向嵌入式胶接连接结构形式.初步设计的连接结构试件单向面内抗剪极限强度试验测试结果显示:由于层间剪力引起的自由端效应影响,FRC/钢燕尾槽连接结构的初始损伤将最先出现在自由端部,导致连接结构紧密性连接要求不能得到满足,而槽体连接区内纤维的层间分层和拐角区树脂基体的挤压损伤以及上下层间界面剥离构成了燕尾槽单向连接结构抗剪承载时的典型损伤及破坏模式.为此,提出了自由端部增强改进结构形式.采用有限元数值方法(Abaqus/Standard)对改进前、后两种连接结构界面应力分布特性进行分析,改进结构试验研究结果表明:改进后单向燕尾槽连接结构层间界面应力分布更趋合理,自由端部分层初始损伤得到有效抑制,燕尾槽单向连接结构能在有效保证水密性要求的前提下,使抗剪极限强度提高约61%.

改性纺织结构芳纶纤维增强环氧复合材料的界面性能研究

采用多巴胺浸泡法改性纺织结构芳纶纤维来增强环氧树脂基复合材料。研究了不同多巴胺浓度和浸泡时间对纤维表面以及复合材料界面性能的影响。通过扫描电子显微镜、X射线光电子能谱方法、原子力显微镜表征了改性前后纤维的表面形貌和基团变化,利用真空辅助树脂灌注(VARI)成型技术制备芳纶纤维增强环氧树脂复合材料,用电子万能材料试验机测试了复合材料的力学性能。基于实验结果,最终确定了多巴胺质量浓度2 g/L、浸泡时间36h为最佳工艺条件。在该条件下制备的纤维表面活性基团和表面粗糙度增加,复合材料的冲击强度、层间剪切强度和拉伸强度分别比未经处理的原板提高13.5%、40.2%和45.1%。

芳纶复合材料的界面粘结

为改善芳纶纤维增强树脂基复合材料中界面粘结强度,本研究用Mo-towo.Takayanagi——化学处理法,对芳纶1414纤维进行表面处理。并依据红外光谱分析(IR),元素分析(E.A.),XPS能谱分析等近似估价芳纶1414纤维表面导入约88mol％接技率的E—51环氧化合物。 用单纤维拉拔实验法直接测定芳纶1414纤维/环氧树脂基体体系的界面剪切强度。实验结果表明,芳纶1414纤维经表面环氧接技化处理后,可较明显地提高界面剪切强度而对纤维拉伸强度的降低较小。树脂基体性能对界面剪切强度的影响较显著。通过电子显微镜(SEM)观察被拔出纤维及树脂孔穴的破坏形貌,解析界面破坏机理。

PAMAM层对铝/环氧树脂基复合材料界面增强机制研究

纤维缠绕金属内衬复合材料的界面在材料承载过程中起到应力传递的作用,但树脂与金属之间的弱连接影响了其应用。树枝状大分子PAMAM(聚酰胺-胺)被引入到界面当中,以实现环氧树脂与铝之间的化学连接。PAMAM与铝之间的化学键通过XPS和FTIR得到证明。PAMAM的吸附行为受铝表面羟基数量的影响,可通过不同的表面处理来控制铝表面羟基数量。环氧树脂与铝的界面剪切强度受铝表面引入PAMAM量的影响,在经NaOH处理后吸附PAMAM量最大,界面强度增加50%,达到7.1 MPa。

UP/PU嵌段共聚树脂/玻璃纤维界面粘结性的研究

合成了一种异氰酸酯嵌段共聚改性不饱和聚酯树脂(UP/PU),并以玻纤增强制备了复合材料(GFRP)。通过接触角、拉伸性能、弯曲性能测定和扫描电镜观察研究了UP/PU GFRP界面的粘结性能。结果表明:UP/PU树脂与玻璃表面的接触角为20°,对玻璃表面的润湿性较通用邻苯型UP好;GFRP拉伸强度1 050 MPa,弯曲强度1 220 MPa,较通用邻苯型UP的GFRP分别提高了145%和78%,说明UP/PU与玻纤的界面粘结性能较好。