竹原纤维的分级提取及其性能

为探究不同竹龄及不同取材部位竹原纤维性能的变异规律,以不同竹龄、不同部位的慈竹为原料,采用物理-化学结合的方法提取竹原纤维,并分别测定竹原纤维的化学组成、纤维的表面形貌、纤维的密度、吸湿性能、拉伸强度。结果表明:相同部位竹原纤维,随竹龄的增加,纤维的密度先增大后减小,纤维的回潮率先减小后增大;相同竹龄竹原纤维,随着距地高度的增加,纤维密度增加,回潮率先稍有降低后升高。3年生慈竹梢部纤维密度最大,为1.70 g/cm3,4年生的基部纤维密度最小,为1.51 g/cm3。3年生慈竹中部纤维回潮率最低,为12.94%,其不同部位竹原纤维拉伸强度较为稳定,4年生中部竹原纤维拉伸强度最大,为787.42 MPa。

乌拉草/棉/维纶复合纱线的开发与性能

针对乌拉草/棉/维纶赛络纺包芯纱存在毛羽较多和条干较差等问题,加装导纱器引入外包缠纱,设计一种改善其条干和减少毛羽的新型纺纱方法:改进型赛络菲尔纺。对影响纱线性能较大的纱线捻系数与导纱间距进行了实验,并以断裂强度、断裂伸长率、毛羽指数和条干均匀度为性能评价指标,对改进型赛络菲尔纺制备的乌拉草/棉/维纶复合纱的工艺进行模糊综合评价。结果表明:捻系数对纱线性能影响顺序依次为400、380、360、340;改进型赛络菲尔纺在单纱间距为10 mm,捻系数为400时,复合纱的综合性能最好,与传统赛络菲尔纺工艺制备的包芯纱对比,毛羽指数下降了73.49%,条干不匀率减小了29.05%。

洋麻纤维性能分散性及其复合材料界面结合性能

为了深入研究洋麻纤维及其复合材料的力学和界面性能,以马来西亚种植的洋麻为原料,研究了洋麻纤维的直径分布范围及直径对纤维力学性能的影响,结果显示洋麻纤维的平均直径为83. 16μm,60%以上在60～90μm之间,断裂伸长率大部分集中在2%～4%,纤维直径与断裂强度为负相关,与断裂伸长率没有明显的关系。通过洋麻纤维强度的Weibull函数的线性拟合曲线,计算特征强度σ_0为353. 35 MPa,Weibull模量β为2. 86,相对较小,表明洋麻纤维力学性能的分散性较大。通过纤维断裂实验,从微观角度研究了洋麻纤维和不饱和聚酯树脂间的界面结合性能,得到的剪切强度为1. 49 MPa。

煅烧黏土反应活性及其影响机理

采用煅烧黏土在碱性溶液中的反应热试验,探明了氢氧化钙含量、反应温度、煅烧温度和高岭石含量等因素对煅烧黏土反应活性的影响规律及其机理.结果表明:反应热试验能够实现煅烧黏土反应活性的快速表征,且累计放热量与黏土中高岭石含量具有良好的线性相关性;随着煅烧温度的升高,黏土颗粒逐渐破碎,结构无序化程度增大,反应活性出现并逐渐增长到峰值,随后黏土颗粒粒径进一步增大,导致反应活性显著下降.

苯乙烯对植物纤维渗透性及UP复合材料成型质量影响

为提高真空辅助树脂注射成型工艺制备植物纤维增强复合材料的生产效率和成型质量,以苯乙烯为稀释剂,以不同黏度不饱和聚酯树脂(UP)和苎麻织物制备苎麻织物增强UP复合材料。基于达西定律研究UP黏度对苎麻增强体渗透率的影响,结合复合材料纤维体积分数、力学性能以及内部缺陷对复合材料成型质量进行分析。结果表明,随着UP黏度降低,增强体的渗透性呈近似指数增加,纤维膨胀效应逐渐增大,而力学性能先升高后降低,这与苯乙烯交联单体固化机理相关;黏度为360 mPa·s的UP制备的复合材料综合性能最优,其渗透率、拉伸强度、拉伸弹性模量、弯曲强度、弯曲弹性模量和剪切强度相比黏度为440 mPa·s的UP制备的复合材料,分别提高22.22%,20.80%,12.05%,5.44%,7.58%和8.27%;UP黏度降低改善了纱线内部UP流动的滞后性,UP复合材料内部的缺陷减少。

三维角联锁织物增强头盔壳体的制备及其抗冲击性能研究

以168 tex芳纶长丝织造的三维角联锁织物为增强材料,采用真空辅助悬垂技术(VADT)和真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)工艺相结合的方法,制作整片织物增强的头盔壳体,并测试头盔壳体的抗冲击性能。结果表明:头盔顶部的曲率较侧面和后部大,具有更好的冲击防护性能;单层头盔壳体顶部的能量吸收率可达69.81%,力衰减系数可达26.09%;在相同的冲击能量作用下,双层头盔壳体表现出较单层头盔壳体更好的抗冲击性能。

粉末中C抑制FeAl熔滴氧化机制及其对等离子喷涂层组织与性能的影响

大气等离子喷涂(APS)金属时,熔滴不可避免地发生氧化是难以获得粒子间结合充分的致密涂层的主要原因。以FeAl金属间化合物为例,提出一种在粉末中添加亚微米金刚石颗粒引入碳源,以期利用碳在高温下优先氧化的特性抑制等离子喷涂飞行粒子中Fe、Al元素的氧化,获得无氧化物的高温熔滴从而制备低氧含量(质量分数)、粒子间充分结合的FeAl金属间化合物涂层的新方法。采用APS制备Fe Al涂层,研究金刚石的添加对涂层氧含量、碳含量、涂层内粒子间结合质量与硬度的影响规律,探讨FeAl熔滴飞行中的氧化行为。采用商用热喷涂粒子诊断系统测量APS喷涂中的粒子温度,通过SEM与XRD表征了涂层的组织结构,并表征涂层的结合强度与硬度。结果表明,在等离子射流的加热和Fe、Al元素放热反应的联合作用下,飞行中FeAl熔滴的表面温度可达2 000℃以上,满足C原位脱氧的热力学条件。与不含碳的传统Fe Al涂层中的氧含量随喷涂距离的增加而显著增加的规律完全不同,用Fe/Al/2.5C粉末喷涂时涂层中的氧含量随距离的增加而减小,表明飞行中熔滴的氧化得到抑制,实现了C原位脱氧抑制金属元素氧化的自清洁氧化物的效应。FeAl/2.5C涂层氧含量由传统FeAl涂层的3.67 wt.%显著降至0.62 wt.%以下,涂层中有限的氧化物主要来源于粒子沉积后氧化。因Fe Al/2.5C熔滴温度超过2 100℃,实现了熔滴碰撞引起同质涂层粒子表面熔化的自冶金结合效果,提升了涂层的致密性,其表观孔隙率由2.2%降至0.28%;涂层结合强度高于59.2 MPa,且因涂层由FeAl相及Fe3AlCx渗碳体相组成,其硬度达到590 HV0.3,约为传统Fe Al涂层的2倍。