芳纶/碳纤维混杂机织复合材料的力学性能研究

分别以芳纶和碳纤维(CF)为经、纬向纱,采用小样织机制备了不同经纬密度的芳纶/CF混杂平纹织物;以环氧树脂为基体,采用真空辅助树脂转移成形方法制备芳纶/CF混杂织物增强复合材料(简称复合材料);分析了复合材料的力学性能。结果表明:在经向纱(简称经纱)、纬向纱(简称纬纱)的纤维种类分别相同时,复合材料的弯曲强度随经向密度增大而增大;以芳纶为经纱时,复合材料的弯曲模量和拉伸模量随着经纱的密度增大而减小,而复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随着经纱密度的增大而增大;以CF为经纱时,复合材料的弯曲模量随着经纱密度的增大而增大,且弯曲强度和弯曲模量均高于以芳纶为经纱时的复合材料。     

DCP对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响

长玻纤增强聚丙烯复合材料采用熔体浸渍工艺制备,研究过氧化二异丙苯(DCP)对长玻纤增强聚丙烯复合材料性能的影响。结果表明:随着DCP用量的增加,长玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度、缺口冲击强度、弯曲模量均先增加后降低,通过动态力学性能和形态分析得出,当DCP添加量为0.4%时,长玻纤增强聚丙烯复合材料的拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量和缺口冲击强度均最高。     

车用连续纤维增强热塑性环氧树脂复合材料制备及性能

采用原位聚合法,在甲基三苯基溴化膦催化剂作用下,以双酚A二缩水甘油醚通过双酚A进行扩链的方法制备热塑性环氧树脂,并将其与传统热固性复合材料进行了对比。结果表明,热塑性复合材料层合板与热固性复合材料层合板相比,拉伸强度及拉伸弹性模量略低,弯曲强度、弯曲弹性模量可以达到热固性复合材料层合板的86%和80%,基本能够媲美热固性复合材料。热塑性复合材料与短切纤维增强的片状模塑料及玻纤增强尼龙6、聚丙烯等热塑性复合材料相比,强度、模量相对更高。此外,其不仅具有较高的力学性能,且具有较高的玻璃化转变温度,能够在较宽的温度范围内作为结构材料使用。该制备热塑性复合材料的方法具有较好的工艺性,可以方便实现连续纤维增强热塑性复合材料的大规模工业化生产;制备的热塑性复合材料具有优良的综合性能,可应用于汽车零部件领域。     

PTW增强POM/TPU复合材料的制备及性能研究

以钛酸钾晶须(PTW)为增强体,采用熔融共混和注射成型法,制备了聚甲醛(POM)/热塑性聚氨酯弹性体(TPU)/PTW复合材料。研究了PTW含量对POM/TPU复合材料力学性能的影响,并借助扫描电子显微镜(SEM)分析了冲击断面形貌。结果表明,TPU的加入有效改善了纯POM的韧性,当TPU含量为10%(质量分数,下同)时,缺口冲击强度是纯POM的2.5倍,但拉伸强度和弯曲强度有所下降;PTW的加入对POM/TPU有较好的增强效果,当PTW含量为15%时,复合材料的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、缺口冲击强度分别为35.91 MPa、24.17%、144.94MPa、12.26GPa、112.1kJ/m2,拉伸模量、弯曲模量、缺口冲击强度与POM/TPU相比分别提高了14.7%、54.2%和9.2%,综合力学性能达到最佳。     

热塑性树脂基复合材料用摩擦纺混纤纱

对连续纤维增强热塑性树脂基复合材料，增强纤维和热塑性树脂的结合是这类复合材料加工的难点。从９０年代起，Ｗｕｌｆｈｏｒｓｔ等探索性地研究了用摩擦纺方法将增强纤维和树脂纤维一起加工成热塑性复合材料用混纤纱。本文对这种摩擦纺混纤纱加工方法进行一步讨论，纺制了进一步讨论，纺制了几种混纤纱并通过扫描电镜和纱线均匀度测试仪研究了其结构。     

连续纤维增强热塑复合材料研发及应用

介绍了热塑性树脂连续纤维复合材料(CFRT)的模压工艺和注塑工艺,以及CFRT产品最新应用领域,并对CFRT与GMT的工艺进行了分析比较。产品研发和产业开发结果表明:玻纤质量分数为63%时,其CFRT拉伸强度515 MPa,拉伸模量25.9 GPa,弯曲强度380 MPa,弯曲模量22.7 GPa,比GMT分别提高了24%、19%、21%和17%;成功或正在开发CFRT板材,“三明治”夹层结构石油管道、集装箱体、劳动防护鞋包头等产品和应用市场。最后指出CFRT技术目前存在的问题,今后研发方向以及产业化发展趋势。     

碱处理对不饱和聚酯树脂/苎麻布复合材料力学性能及界面形貌的影响

本文以氢氧化钠(NaOH)溶液处理苎麻布,采用模压工艺制备不饱和聚酯(UP)树脂/苎麻布复合材料,研究碱液处理对苎麻布、复合材料力学性能及表面、界面形貌的影响.实验结果表明,经适当碱液处理后,苎麻布的拉伸断裂强力及拉伸断裂伸长率均增加,苎麻布的表面形貌更加光滑蓬松,复合材料的拉伸强度及弯曲强度均下降,但冲击强度及弯曲模量得到提高.30wt%NaOH溶液处理可使复合材料的弯曲模量达到最大值,166.38MPa,比未经碱液处理所制得复合材料的弯曲弹性模量提高了110%.碱处理后,复合材料的冲击断面上纤维被树脂紧紧包裹,纤维裸露拔出现象远不如未处理复合材料那样明显.     

PPS/GF混纤纱复合材料的制备及力学性能研究

制备了混纤纱结构的聚苯硫醚（PPS）/玻璃纤维（GF）织物,通过模压成型制备复合材料层压板。研究了质量含量为20 % PPS和80 % GF的复合材料的成型温度、成型时间等因素对复合材料层压板力学性能的影响。通过扫描电子显微镜对不同工艺条件下复合材料的微观形貌进行了观察, 研究了工艺条件对空隙的影响规律。结果表明,在成型温度为320 ℃、成型压力为2.0 MPa,成型时间为10 min时,连续PPS/GF复合材料层压板的力学性能达到最优值,其拉伸和弯曲强度分别为（502.9±2.9）、(530.1±5.6) MPa。     

连续玻纤增强聚丙烯混纤纱织物层压成型工艺研究

采用两种不同形式的混纤纱机织物为原料,利用层压成型的方法制备了连续玻璃纤维(GF)增强的聚丙烯(PP)板材。研究了层压温度、压力、保压时间和混纤纱机织物形式对层压板材的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS)的影响。结果表明,当层压温度为230℃,层压压力为8.5 MPa,保压时间为30 min,降温过程冷却速度为0.5℃/min时,层压板材的力学性能最佳。弯曲强度和模量分别达到352.58 MPa、23.09 GPa,ILSS达到27.37 MPa。此时,纤维含量和空隙率分别为72.25%、2.03%。在最优工艺条件下制备的两种不同织物形式层压板材弯曲强度和弯曲模量以及ILSS:2/2斜纹织物平纹织物。两种织物层压板材的空隙率:2/2斜纹织物平纹织物。     

UPR/苎麻布/碱式硫酸镁晶须复合材料Ⅰ——偶联剂处理晶须对复合材料力学性能的影响

选用钛酸酯偶联剂NDZ101、NDZ401和硅烷偶联剂KH550、KH570分别对碱式硫酸镁晶须进行预处理,采用模压工艺制备不饱和聚酯树脂/苎麻布/碱式硫酸镁晶须复合材料,研究了偶联剂加入比例对复合材料力学性能的影响。结果表明:除了KH570外,其他几种偶联剂均可保持或提高复合材料的拉伸强度和冲击强度;除了NDZ101之外,其他几种偶联剂均可提高复合材料的弯曲强度,当选用2%的KH550进行处理时,复合材料的弯曲强度最高,达到104.78 MPa,较未经偶联剂处理的复合材料的弯曲强度(95.18 MPa)提高了10.09%;利用硅烷类偶联剂处理晶须,对复合材料的拉伸模量、弯曲模量的改善效果优于钛酸酯类偶联剂;偶联剂处理不能改变复合材料脆性断裂的性质。     

混纤技术在纤维增强热塑性塑料加工中的应用

采用增强用纤维与热塑性树脂的纤维混合的方法加工纤维增强热塑性塑料，讨论热塑性树脂的造反及混纤织物类型对增强塑料性能的影响。     

Evaluation of carbon-fiber-reinforced thermoplastic matrices in a flat braid process

An investigation was conducted to evaluate the effect of blending thermoplastic filament fibers with carbon filament fibers in varying yarn forms to study the efficiency of matrix wetting and infiltration into a laminate. Poly(etheretherketone) (PEEK) and poly(phenylene sulfide) (PPS) were studied in commingled, DREF, and powder form, as a flat triaxial braid. The as-braided and laminated specimens were both subjected to tensile testing and optical microscopy to establish the efficiency of the impregnation process. It was observed that both thermoplastic matrices commingled with carbon yarn maximized the tensile properties and produced the best quality laminate. To impart the best translational properties of the thermoplastic matrix to the carbon/thermoplastic composite, improvements are necessary in the commingling and powder infiltration processes.     

制备工艺对亚麻增强聚丙烯复合材料拉伸性能的影响

以亚麻纤维为增强体,与聚丙烯（PP）长丝进行丝束级共混,形成PP包覆亚麻的纱线结构,利用机织工艺织成二维机织布,作为复合材料的预制件。采用层合热压方法制备PP／亚麻复合材料板材。通过对板材拉伸性能测试及扫描电镜（SEM）拉伸断口形貌分析,研究了不同纤维体积分数、织造密度及织造组织等因素对复合材料拉伸性能的影响。结果表明,在选取最优热压温度与压力的条件下,纤维体积分数为50％的板材性能最优;经向密度相同时,拉伸性能随着纬向密度的增加而提高;经、纬向密度均相同时,斜纹3／1组织的板材性能最优,纬向最大拉伸强度可达92．42 MPa。     

Influence of the impregnating property on mechanical properties of commingled yarn composites

Three types of glass/nylon 6 intermediate material forms-film stacking, uncommingled yarn, and commingled yarm-were selected study the correlations between the impregnating property and mechanical properties. The size of the glass fiber block to be filled with matrix and the porosity in glass fiber bundles by spearing out the fiber bundle was different in these materials. Unidirectional glass fiber reinforced thermoplastic composites were fabricated by compression molding. The being test was performed by using the three-point loading system, and the fracture behavior and the degree of impregnation were observed to examine the influence of processing conditions on the bending properties, relative to the form of the intermediate material. Bending strength increased, in accordance with the impregnating property, least in the film stacking form, second most in uncommingled yarn, and most in commingled yarn. The impregnating property was affected by the size of fiber blocks and the porosity in fiber bundles, because bending strength was improved by spreading out the fiber bundles. Commingled yarn is an excellent intermediate materials, which has both the fineness of matrix/fiber mixing and large porosity in fiber bundles.     

加工条件对PP/芳纶复合材料横向拉伸性能的影响

对单向聚丙烯／芳纶纤维复合材料的横向拉伸性能进行了研究，讨论了压制时间、成型温度、成型压力，以及芳纶纤维的体积含量等对复合材料体系横向拉伸强度的影响。结果发现，随着压制时间、成型温度的增加，复合材料体系的横向拉伸强度提高；随成型压力的提高，复合材料的横向拉伸强度先升后降。此外，复合材料的横向拉伸强度随着芳烃纤维体积含量的增加而大幅度降低。     

Effect of twisting on mechanical properties of GF/PP commingled hybrid yarns and UD‐composites

This study was conducted due to the necessity for improving the processability of commingled yarns during textile processing, in particular dense 3D preform weaving. Open structure of the commingled yarns caused higher production stops. As a possible solution, GF/PP commingled yarns with different twisting levels were produced. Effect of twisting on the mechanical properties of commingled yarns and on their compression molded UD composites are determined. Further tests were executed about yarn/yarn and yarn/metal friction of twisted commingled yarns, which are important properties during textile processing. Theoretical approaches such as a yarn model with linear bar elements and lamina equation with an equivalent angle distortion of over‐delivery proved useful to relate the structural parameters and mechanical properties. As a result, twisting did not significantly affect the modulus of elasticity of UD‐composites, however, the tensile strength of UD‐composites were reduced by further processing even without twisting. Therefore, small twisting levels can be applied on commingled yarns to improve processability of dense preforms without significantly affecting the mechanical performance. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2011     

GF/PP复合纱针织物预型件热压成型的压力对复合材料拉伸强度的影响

本文实验研究了热压成型压力对GF/PP复合纱针织物制成的复合材料拉伸强度的影响.研究结果表明,在实验研究的压力范围内随着压力的增大,成型后的复合材料的拉伸强度呈现出先增大后减小的变化趋势.本文从压力的变化对熔融的树脂基体受到的向纤维束内部及纤维束之间渗透的外界推动力和阻力的影响角度分析讨论了产生该变化趋势的原因.     

单向芳纶/PP复合材料平面纵横剪切性能的分析研究

本文主要对单向芳纶／PP混纤复合材料的平面纵横剪切性能进行了研究，讨论了不同的加工条件(成型温度、时间、压力)等对复合材料体系平面纵横剪切强度的影响。     

共混法涤纶粗细节丝的性能研究

讨论了共混纺丝法制备的涤纶粗细节丝（ＢＴＴＰＦ）的独特性能和添加剂对它的影响,并对碱处理后的ＢＴＴＰＦ性能进行了探索。实验发现,ＢＴＴＰＦ中粗细节丝段的性质有很大差异,其粗节强度、初始模量比细节低,伸长、沸水收缩率、上染率比细节高。随着添加剂含量的增加,粗细节强度、初始模量均下降,伸长、上染率上升。碱处理后的ＢＴＴＰＦ,其吸湿率、吸水高度和上染率比纯涤纶更佳。     

丙纶/玻璃纤维包芯纱的研制

本文主要介绍了一种高性能包芯纱。它是以高性能纤维为芯纱、热融纤维为包缠纱,通过二维编织工艺加工而成。外层编织纱对高性能芯纱的保护使复合后的纱线的织造性能得到很大改善,可直接在二维或三维织机上进行织造。织物下机后经过热压成为热塑性复合材料。本文对丙纶/玻璃纤维包芯纱的纱线设计、纱线的几何模型进行了理论研究,确立了纱线结构参数的计算方法。