碳纤维复合材料加固古建筑木结构技术应用研究

对古建筑木结构材料特性进行了论述,并对碳纤维增强材料力学性能进行了研究,分析了某木结构工程的典型结构,计算了纤维增强材料进行加固后的力学性能。研究结果表明:碳纤维复合材料布进行加固后,构件的承载力可以明显提高,张贴1层可提高11%左右,张贴2层可提高18%左右。     

木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料的制备及其电化学性能

以木质素纳米颗粒（LNPs）负载的天然纤维复合材料为研究对象,利用KOH活化的方法对其进行处理制备生物质基复合多孔活性碳纤维电极材料。随后在三电极体系中对合成的复合多孔活性碳纤维电极材料进行了电化学性能测试。研究表明,在0.5A/g的电流密度下,KOH活化的复合碳纤维电极材料的比电容为351.13F/g,远高于相同条件下未活化的复合碳纤维电极材料的比电容（7.88F/g）和未负载LNPs的天然纤维基活性碳纤维材料（306.50F/g）。而且在活化过程中,负载在纤维表面的LNPs会形成多孔的活性碳层结构,这会进一步提高复合活性碳纤维材料的循环稳定性,同时LNPs中丰富的羟基赋予复合材料额外的赝电容。在10A/g的电流密度下经过10000次循环后,复合活性碳纤维电极材料的电容保持率仍然为95%,高于未负载LNPs的活性碳纤维电极材料的电容保持率87%。结果表明,木质素纳米颗粒/天然纤维基活性碳纤维材料是一种理想的电极材料,本研究也为LNPs在生物质碳纤维作为储能电极材料的高值化应用提供了一条新途径。     

沥青基活性碳纤维动态吸附甲苯的性能

以通用级沥青基碳纤维为原料,采用钴盐催化活化法,通过改变活化剂用量和活化时间制备出不同的活性碳纤维。研究了活性碳纤维的动态吸附甲苯以及再生性能。结果表明,活性碳纤维是一种优秀的甲苯吸附材料,其饱和吸附量受比表面积和孔径及其分布的影响。活性碳纤维对甲苯的动态吸附量达到1250 mg/g。20次吸脱附循环再生后,吸附量仍保持在900 mg/g。     

酸浸法从高铝煤矸石中提取氧化铝的研究

试验分析了在用酸浸法从煤矸石中提取氧化铝的过程中,固液比、反应温度、盐酸浓度、反应时间、煤矸石活化时间、活化温度等因素对氧化铝浸取率的影响,并通过正交试验确定最佳条件,可使氧化铝提取率达到84%左右。     

建筑保温材料用酚醛泡沫的改性与性能

在苯酚、甲醛的聚合体系中添加硼酸和碳纤维,通过正己烷发泡剂的方法制备了硼改性和碳纤维复合的酚醛泡沫材料。利用傅立叶变换红外光谱仪、微控电子万能试验仪、冲击试验机、热失重分析仪等对酚醛泡沫的结构特性、力学性能和抗氧化性能进行表征与分析。研究结果表明,当表面活性剂吐温80的用量为4%~6%,发泡剂正己烷的用量为5%左右时,酚醛泡沫具有均一的孔结构和较高的表观密度;在反应体系中添加硼酸和碳纤维可改善酚醛泡沫材料的性能,添加7.2%含量的硼使得酚醛树脂具有最高的抗氧化性能,添加30%含量的碳纤维增强了酚醛泡沫材料的弯曲强度和冲击强度,其值分别达到132 MPa和52 k J/m2。     

KOH活化制备多孔碳纤维及其CO_2吸附性能研究

采用活性碳纤维(ACFs)为原料,以KOH为化学活化剂,在ACFs:KOH的质量比为4∶1时,研究了不同活化温度下制备的多孔碳纤维的结构性能。用N2吸附仪测定多孔碳纤维的比表面积、孔容及孔径分布,通过变压吸附法研究了多孔碳纤维对CO_2的吸附性能,探讨了不同活化温度下对多孔碳纤维的孔隙结构及CO_2吸附量的影响。实验结果表明,活化温度对多孔碳材料的比表面积、孔径分布及孔容有良好的调控作用。当活化温度为900℃时,获得的多孔碳纤维有最大的比表面积(1702 m2/g)、最大孔容(0.902 cm3/g)及最大的CO_2吸附量(138 mg/g)。     

碳纤维协同碳纳米管改性聚乳酸的性能研究

选用可完全生物降解的聚乳酸材料作为导电抗静电聚合物复合材料的基体,以阵列碳纳米管(CNT)为主要电介质,碳纤维(CF)为增强材料和辅助导电剂,采用熔融共混法制备生物降解导电高分子材料。研究表明,含2%碳纳米管的聚乳酸(PLA)表面电阻率可达到1010Ω/sq,即可达到抗静电材料的要求;添加1%的碳纤维(CF),制备成PLA/CNT/CF导电复合材料,碳纤维不但可以提高材料的导电性能,还显著改善材料的拉伸强度和冲击性能,导电性和冲击强度均提高了4倍。     

取向碳纤维/橡胶导热复合材料的研究进展

介绍不同方法制备取向碳纤维增强导热复合材料的特点和进展，并对取向碳纤维/橡胶导热复合材料的发展方向进行展望。目前制备高导热取向碳纤维增强复合材料的方法主要包括冰模板取向法、外场辅助取向法和剪切力取向法等。每种方法均具有自身的特点和优势，可以根据具体需求选择合适的方法来实现碳纤维的取向。调控碳纤维沿特定方向取向排列的橡胶复合材料能够充分利用碳纤维在轴向上的高导热特性，显著提高材料在取向方向上的热导率。这种具有高导热各向异性的碳纤维/橡胶复合材料在热界面材料领域有着广阔的应用前景。     

腐植酸复肥生产中风化煤腐植酸化学活化条件分析

分析当前腐植酸复肥生产中常用的酸催化氧解法和碱溶酸析法（酸法和碱法）的活化条件对风化煤腐植酸活化率的影响,探索了两种方法在复肥生产中最佳的腐植酸活化条件.研究表明,风化煤腐植酸最佳活化条件分别为：酸法采用硝酸、硫酸或二者混酸为活化剂,每克风化煤需纯酸量0.5 ～ 1.5 mL、反应时长15 ～ 30 min、反应温度80℃左右;碱法采用强碱或混碱、氨水为活化剂,每克风化煤需碱折纯量0.10～ 0.23 mL、反应时长30 ～ 60 min、反应温度50～90℃.     

短碳纤维增强3D打印用光敏树脂及力学性能分析

采用短碳纤维与聚丙烯酸光敏树酯乳液混合,制备了3D打印用光敏基体材料。考察了试样截面、增强后样条的力学性能,同时考察了短纤维长度和添加量对材料力学性能的影响。研究结果表明:增强后的试样截面短碳纤维分散较均匀。在短碳纤维长度为3 mm、添加量为w(短碳纤维)=5%(相对于总质量而言)的条件下,试样拉伸强度最高为39 MPa,比增强前提高了77%;压缩强度为75 MPa,提高了27%。弯曲强度随碳纤维含量的增加而降低。     

碳纤维增强聚丙烯复合材料的制备及性能

采用硝酸液相氧化法改性短切碳纤维(NCF),用以制备聚丙烯(PP)复合材料。以纤维含量和纤维种类为变量,通过万能力学试验机、熔体流动速率试验机、差示扫描量热、X射线衍射、扫描电子显微镜等研究它们对材料力学性能、流动性能、熔融温度以及结晶性能的影响。实验结果表明,纤维的含量影响纤维在基体中的分布,进而显著影响材料的性能,且含量在10%至20%区内时具有较好的增强效果;NCF与PP的界面具有更强的粘附力,这提升了复合材料的力学强度,降低了材料的断裂伸长率,降低了材料的熔融流动速率,提升了材料的结晶温度与结晶度,略微降低了材料的熔融温度;纤维含量与纤维种类均对材料的结晶晶型无明显影响。     

纤维张力及均匀性对输电导线复合芯性能影响

讨论了碳纤维复合芯拉挤工艺中纤维张力及张力均匀性对复合芯强度及成本的影响。试验利用纤维张力计测定碳纤维复合芯拉挤生产过程中的纤维张力,研究了不同张力条件下碳纤维复合芯抗拉强度、卷绕性能与张力关系,同时通过控制纤维张力的均匀性研究纤维张力均匀性与复合芯径向耐压强度的关系。试验结果表明,纤维张力的大小及均匀性对拉挤复合芯棒综合性能具有明显的影响,复合芯拉伸强度随着纤维张力的增加逐渐增加,当张力控制在0.6%纤维强力时为最佳制备工艺;纤维张力的均匀性提高,且复合芯棒的径向耐压性能提高。通过控制纤维张力可以相应减少碳纤维原材料用量,达到降低碳纤维复合芯成本的目的,有利于碳纤维复合芯导线的大规模推广应用。     

Circulating flow reactor for recycling of carbon fiber from carbon fiber reinforced epoxy composite

For the purpose of development of a chemical recycling process for carbon fiber from carbon fiber reinforced epoxy composite, a new chemical recycling system using nitric acid aqueous solution has been proposed. The recycling system is composed of hexahedral circulating flow reactor made of quartz, Teflon supporter, acid resistance pump and auxiliaries. Epoxy matrix in the composite was effectively decomposed by nitric acid aqueous solution in the circulating flow reactor and carbon fiber could be recycled without any tangle or disturbance. Optimum conditions for the recycling process have been experimentally established. Tensile strength loss of recycled carbon fiber and composition of liquid phase decomposition products were analyzed.     

Effects of thermal history on mechanical behavior of PEEK and its short-fiber composites

The effect of crystallinity differences induced by mold wall temperature and annealing on mechanical behavior is evaluated for poly(etheretherketone) (PEEK) resin and its composites. The systems investigated were neat PEEK, glass fiber (GF) reinforced PEEK, and carbon fiber (CF) reinforced PEEK. Both composite systems were reinforced with 10, 20, and 30 wt% fiber. The degree of crystallinity (X_c) of PEEK was found to increase by processing at higher mold temperatures, by annealing, and by fiber length reductions, which appears to indicate the ability of short fibers to nucleate the crystallization of PEEK under favorable thermal conditions. Improvements in Young's modulus and strength together with ductility reductions are generally obtained as crystallinity increases in both neat PEEK and its composites. The contribution of crystallinity to mechanical behavior is significant only for neat PEEK and PEEK reinforced by 10% fiber. SEM micrographs reveal that this is due to a change in failure mode. When PEEK is reinforced by carbon fibers or by 20–30% glass fibers, a macroscopic brittle mode of failure is observed irrespective of matrix crystallinity, and mechanical behavior is principally determined by the nature and content of the reinforcing fibers.     

快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的性能

利用差示扫描量热分析仪研究了一种快速固化环氧树脂体系的固化工艺参数,确定了以真空辅助树脂灌注工艺制备快速固化环氧树脂/碳纤维复合材料的成型方法,并与常规固化环氧树脂体系制备的碳纤维复合材料进行对比,采用傅里叶变换红外光谱仪对两种材料的树脂基体进行了分析,考察了两种复合材料的纤维含量、孔隙率及力学性能,最后通过扫描电子显微镜观察了快速固化树脂基体与碳纤维的界面结合性。结果表明,快速固化树脂在99℃下固化6 min后固化度可达96%,能够大幅缩减碳纤维复合材料的成型时间,以其制备的碳纤维复合材料拉伸强度比常规固化环氧树脂复合材料高11.20%,弯曲强度高16.92%,纵横剪切强度高7.44%,快速固化树脂与碳纤维界面结合性良好。     

纤维增强复合材料的制备及防护性能研究

采用真空辅助成型工艺制备了EWR600玻纤织物、高强2号玻璃纤维、高强4号玻璃纤维、碳纤维增强树脂基复合材料.以复合材料为爆炸反应装甲的面、背板材料,考察了爆炸反应装甲对破甲弹的防护性能.结果表明,在所考察的范围内,碳纤维增强树脂基复合材料对200型破甲弹的防护系数可达到19,对破甲弹射流的损耗达到90%以上;与合金钢作为爆炸反应装甲的面、背板相比,纤维增强树脂基复合材料在实现30%以上减重的同时,可彻底消除爆炸反应装甲的二次杀伤效应,具有广阔的应用前景.     

短碳纤维增强铝基复合材料

通过化学镀再电镀的方法,在碳纤维表面镀上Cu镀层,制备C/Cu复合丝,并在硼酸的保护下,利用非真空条件下的液态机械搅拌法制备短碳纤维增强铝基复合材料,研究了碳纤维在复合材料中的分散程度,铜镀层存在状态及C/Al复合材料的拉伸性能.实验结果表明：在硼酸存在下,大大降低了铜的氧化程度,碳纤维分散均匀且没有损伤,少量硼酸的加入,对复合材料的力学性能没有影响,该复合材料的抗拉强度随碳纤维含量的增加而增加,其抗拉强度较基体材料提高50%以上,但塑性指标却明显下降.     

TDE-85/AG-80环氧树脂基复合材料微观形貌与力学性能分析

选用两种耐高温多官能团环氧树脂TDE-5和AG-80为基体,T300碳纤维为增强体制备了复合材料单向板,纤维体积含量均为60％。实验测得TDE-85树脂基体复合材料单向板的弯曲模量为74．26GPa,弯曲强度为1061．4MPa,层间剪切强度（ILSS）为54．05MPa;AG-80树脂基体复合材料单向板弯曲模量为55．73GPa,弯曲强度为840．52MPa,层间剪切强度（ILSS）为44．84MPa。前者的弯曲强度、弯曲模量与剪切强度也分别高出后者26．3％、33．2％与20．5％。实验对弯曲试样断口微观形貌的受压部分和受拉部分进行了SEM和高倍数码显微镜观察。结果显示,AG-80树脂基与碳纤维的界面结合情况较差,纤维成束被拔出,纤维表面几乎没有树脂。TDE-85树脂基与碳纤维界面结合情况较好,纤维与树脂结合比较紧密,断面较为平整,只有少量纤维拔出,表面粘附大量树脂。     

碳纤维及其复合材料的研究应用进展

介绍了碳纤维及其增强复合材料的特性，着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体。的分类、选择和应用，指出了碳纤维及其复合材料进一步发展应用的前景。