仿竹结构多孔聚醚砜基碳纤维复合材料

竹子是以竹纤维为增强体、木质素为基体所构成的天然复合材料，其竹纤维赋予了竹材高强度的特点，多孔木质素结构赋予了竹材轻质、高韧性的特点。本文通过模仿竹子的结构特征，采用液相浸渍法和浸没沉淀相转化法在碳纤维表面沉积多孔聚醚砜聚合物，制备出兼具轻质、高韧性、高强度特点的仿竹结构多孔聚醚砜基碳纤维复合材料(CF/foam PES)。研究结果表明：与传统密实结构的聚醚砜基碳纤维复合材料(CF/condense PES)相比，本文制备出的聚醚砜基碳纤维复合材料的海绵状多孔聚醚砜结构降低了复合材料的表观密度，且CF/foam PES的比强度相对于CF/condense PES提高了234.5%，比模量提高了192.6%；多孔聚醚砜使CF/foam PES具有优异的吸能性能。     

聚芳醚砜醚酮酮及其炭纤维复合材料的力学性能

合成了聚醚砜醚酮酮(PESEKK),研究了纯树脂的热、力学性能。制备了炭纤维和聚醚砜醚酮酮(炭纤维是标准T300)复合材料,着重研究了此新型复合材料的力学性能。结果表明,随着复合材料中PESEKK树脂质量比增加,T300CF/PESEKK复合材料的拉伸强度、弯曲强度、拉伸模量和弯曲模量逐渐增加。其中弯曲强度和弯曲模量增加的幅度比拉伸强度和拉伸模量增加的幅度更大。当PESEKK质量分数为60%左右时,复合材料的综合力学性能达到最佳值。因此聚醚砜醚酮酮可作为增强炭纤维力学性能的基体树脂。     

玻璃纤维静电吸附粘土和成核剂增强聚酰胺66复合材料

通过静电吸附方法在玻璃纤维(GF)表面吸附粘土和成核剂,将改性玻璃纤维增强体与聚酰胺66(PA66)熔融共混制备高性能复合材料.通过扫描电子显微镜观察了粘土和成核剂在玻璃纤维表面的分散状态以及玻璃纤维与基体的界面连接.结果表明,在玻璃纤维表面静电吸附粘土和成核剂,不仅有助于粘土的分散,而且可以提高玻璃纤维与基体的界面连接.玻璃纤维表面吸附的粘土和成核剂可以诱导PA66分子链在纤维表面结晶,提高复合材料的力学性能.因此,与传统PA66/GF复合材料相比,在GF表面吸附少量的粘土(0.18wt％)和成核剂(0.07wt％)可以使复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高12.2％和12.8％.     

玻璃纤维静电吸附粘土和成核剂增强聚酰胺66复合材料（英文）

通过静电吸附方法在玻璃纤维(GF)表面吸附粘土和成核剂,将改性玻璃纤维增强体与聚酰胺66(PA66)熔融共混制备高性能复合材料。通过扫描电子显微镜观察了粘土和成核剂在玻璃纤维表面的分散状态以及玻璃纤维与基体的界面连接。结果表明,在玻璃纤维表面静电吸附粘土和成核剂,不仅有助于粘土的分散,而且可以提高玻璃纤维与基体的界面连接。玻璃纤维表面吸附的粘土和成核剂可以诱导PA66分子链在纤维表面结晶,提高复合材料的力学性能。因此,与传统PA66/GF复合材料相比,在GF表面吸附少量的粘土(0.18wt%)和成核剂(0.07wt%)可以使复合材料的拉伸和弯曲模量分别提高12.2%和12.8%。     

聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维混杂复合材料 Ⅱ: 混杂复合材料的静态及动态力学性能

对具有良好液晶聚合物微纤结构的聚丙烯/热致液晶聚合物/玻璃纤维 (PP/TLCP/GF) 混杂复合材料,使用静态拉伸和动态力学分析 (DMA) 的方法研究了材料的力学性能。拉伸实验结果表明,混杂复合材料的拉伸强度和模量随着PP和TLCP挤出后的牵伸速率增大而上升,并且含有增容剂PP-g-MAH的体系,力学性能更优异。DMA测试结果表明,混杂复合材料的动态模量E'随着体系中玻纤的含量增加而增大;当体系中加入增容剂后,复合材料的刚性得到进一步提高。但无论是否使用了增容剂PP-g-MAH,当体系中玻纤含量高于20%后,模量随玻纤含量增大的趋势变缓。当体系中增强相的含量增加,以及加入增容剂使增强相与基体的界面粘结得到改善后,PP基体的损耗因子 (tanδ) 峰值都有一定的减小。      

磺化聚醚砜上浆剂对碳纤维/聚醚砜复合材料界面性能的影响

为了提高碳纤维(CFs)增强热塑性树脂聚醚砜(PES)复合材料的界面结合力,对PES进行磺化改性,得到磺酸基聚醚砜(SPES)制备的CFs上浆剂,研究了SPES上浆剂对CFs/PES复合材料界面性能的影响和上浆剂质量分数对CFs/PES复合材料的作用效果。结果表明:经过SPES上浆的纤维毛丝量降低、耐磨性提高。同时FTIR和XPS分析表明:SPES中的—SO3H基团与CFs表面微量的活性官能团发生了化学反应,提高了增强体CFs与基体树脂PES间的黏连。当上浆剂含量为1wt%时,CFs/PES复合材料的层间剪切强度(ILSS)提高最显著,比未上浆改性的CFs/PES复合材料的提高了24%。SEM照片证实在此浓度下CFs与PES结合更加紧密。动态力学热分析(DMTA)结果亦证明1wt%的SPES上浆剂提高了CFs/PES复合材料的玻璃化转变温度。     

聚醚砜对连续碳纤维/聚醚醚酮复合材料性能的影响

以聚醚砜(PES)作为第三组分及活化PES作为连续碳纤维(CCF)的表面改性剂制备CCF/聚醚醚酮(PEEK)复合材料,重点研究CCF/PEEK复合材料的制备工艺方法对其性能的影响。结果表明:PES作为第三组分制备的CCF/PEEK复合材料,当填充16wt%的CCF时,复合材料表面电阻降低到107~109 Ω,出现导电逾渗状态,此时摩擦系数降到最低(0.2430)。活化PES作为表面改性剂制备的CCF/PEEK复合材料,当填充30wt%的CCF时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度分别提高到236.2 MPa、345.1 MPa、12.3 kJ/m2,相比无PES改性的CCF30/PEEK复合材料分别提高了13.69%,21.70%,36.97%,其中PES起到显著的均匀分散CCF与界面粘结作用。摩擦学研究结果表明,复合材料的摩擦性能不仅取决于润滑材料CCF在基体中的分布还取决于CCF与基体的界面作用力。      

碳纳米管-玻璃纤维织物增强环氧复合材料的结构与性能

通过物理沉积法和静电吸附法在玻璃纤维织物(GF)表面包覆多壁碳纳米管(MWCNTs),制备GF-d-CNTs和GF-a-CNTs两种多尺度增强体,采用真空灌注工艺制备MWCNTs-GF增强环氧复合材料。采用静态、动态力学法、扫描电镜、红外光谱等分析手段,对复合材料的拉伸、弯曲、层间剪切、黏弹性和微观组成结构表征。结果表明:MWCNTs包覆于GF表面形成"倒刺"结构,并通过啮合作用增强了复合材料界面的强度和树脂韧性,提高了复合材料的玻璃化温度(Tg)等;与纯GF复合材料相比,GF-d-CNTs复合材料的拉伸强度和模量分别提高14.5%和37.9%,弯曲强度和模量分别提高26.2%和36.6%,层间剪切强度提高31.5%;GF-a-CNTs复合材料的Tg提高了8.9℃。     

真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能的影响

在碳纤维(DF)内加入聚醚砜(PES)树脂法,利用真空辅助成型(VARI)工艺制备得到改性复合材料,研究真空成型压力参数对汽车用DF增强PES树脂材料力学性能和拉伸断面的影响。研究结果表明:相对于改性前的PES树脂材料拉伸强度,经过0.1、0.25与0.5 MPa处理得到的改性复合材料在拉伸强度方面依次提升了17.36%、41.39%与29.54%;拉伸模量依次提升1.61%、19.35%与10.48%。相对于原始纤维,经过改性形成了更加粗糙的表面结构,使纤维与树脂可以发生更加紧密的结合,经过改性的PES树脂材料形成的断口具有明显的韧性断裂特点。在0.25 MPa下得到的改性PES树脂材料形成了明显断口结构,此时的试样获得了最优的拉伸强度与模量。     

有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料的制备和性能

分别用溶剂法和熔融法成功制备了有机粘土/聚醚砜/环氧树脂杂化纳米复合材料,对其拉伸性能、断裂韧性、热性能和微观结构进行了研究。结果表明:两种杂化纳米复合材料的拉伸强度可达75 MPa以上,模量可达3.0 GPa以上,断裂韧性可达1.1 MPam1/2以上。观察到了聚醚砜和有机粘土对环氧树脂的协同增韧现象。聚醚砜/环氧树脂基体具有半互穿网络结构,有机粘土片层呈有序剥离形态。用溶剂法制备的杂化纳米复合材料样本的玻璃化转变温度(Tg)在170℃以上,用熔融法制备的样本的Tg在180℃以上。     

聚酰亚胺表面处理玻璃纤维/环氧树脂复合材料力学性能

采用浇铸成型工艺制备含0.5wt%、长度分别为1 mm、3 mm、5 mm的短切玻璃纤维/环氧树脂（GF/EP）复合材料,研究含活性酚羟基和不含酚羟基的两种聚酰亚胺（PI）处理GF表面对纤维束拉伸强度及GF/EP复合材料力学性能的影响,并进一步研究PI处理GF对复合材料热性能的影响。研究结果表明,经过PI处理的GF,集束性和拉伸强度得到提高。含活性酚羟基聚酰亚胺（PI1）处理的GF拉伸强度由原丝束的517 MPa提高到1 032 MPa,不含酚羟基聚酰亚胺（PI2）处理的GF提高到986 MPa。当PI1处理的GF长度为3 mm时,GF/EP复合材料的力学性能最好,拉伸强度比未处理的提高23.62%,拉伸模量提高34.03%,弯曲强度提高28.74%,断裂韧性提高13.04%;PI2处理的GF,GF/EP复合材料拉伸强度提高15.87%,拉伸模量提高23.70%,弯曲强度提高14.11%,断裂韧性提高4.05%。此外,PI处理GF对GF/EP复合材料热性能也有一定程度的提高。     

接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响接头尺寸对玻璃纤维/热塑性树脂复合材料机械连接性能的影响

对玻璃纤维/聚酰胺（GF/PA）、玻璃纤维/聚甲醛（GF/POM）、玻璃纤维/聚丙烯（GF/PP）这三种玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料进行机械连接试样的常规拉伸试验,以及低周疲劳拉伸试验,并对疲劳前后的试样断裂面进行SEM观察,研究了接头尺寸（宽径比w/d （试样宽度/开孔直径）和端径比e/d （试样端距/开孔直径））对机械连接件破坏载荷和破坏模式的影响。实验结果表明:玻璃纤维增强纤热塑性树脂复合材料机械连接件的承载能力在一定的宽径比时会随着e/d的增加而增加,当w/d≥3、e/d≥2时趋于稳定;破坏模式以拉伸破坏为主;低周疲劳拉伸对GF/POM和GF/PA机械连接试样拉伸强度产生一定的影响,而对GF/PP的拉伸强度无明显影响,低周疲劳拉伸对玻璃纤维增强热塑性树脂复合材料机械连接试样的破坏模式没有影响。SEM观察显示,随着疲劳载荷水平的增加,GF/POM和GF/PA的断裂面上被抽拔纤维数量增加,而GF/PP断裂面纤维与基体的存在状态无明显变化。      

Diametral compression of pultruded composite rods

Diametral compression tests were performed on pultruded composite rods comprised of unidirectional glass or carbon fibers in a common matrix. During compression tests, acoustic emission (AE) activity was recorded and images were acquired from the sample for analysis by digital image correlation (DIC). In both composite systems, localized tensile strain developed in the transverse plane under the load platens prior to failure, producing non-linearity in the load–displacement curve and AE signals. In situ SEM diametral compression tests revealed the development of matrix microcracking and debonding in regions of localized strain, perpendicular to the tensile strain direction (parallel to the load axis). Comparison of linear finite element simulations and experimental results showed a deviation from linear elastic behavior in the load displacement curve. The apparent transverse modulus, in plane shear modulus, and transverse tensile strength of the GF rod was greater than that of the CF rod, and fracture surfaces indicated greater fiber/matrix adhesion in the GF system compared to the CF system. A mixed mode fracture surface showed that two failure modes were active – matrix tensile failure and matrix compression failure by shear near the loading edge.     

In-situ toughened CFRP composites by shear-calender orientation and fiber-bundle filtration of PA microparticles at prepreg interlayer

Epoxy matrix toughened by polyethersulfone (PES) and polyamide (PA) microparticles was designed and the in-situ interlaminar toughened carbon fiber/epoxy composites were fabricated. Synergistic toughening effect of PES and PA on epoxy matrix was achieved due to semi-IPN structure of PES toughened matrix and uniform dispersion of PA microparticles. Shear-calender orientation of PA microparticles was found during prepreg processing and the microparticles remained on the surface of prepreg due to fiber-bundle filtration. The in-situ formed toughening interlayer of PA microparticles and interfacial bonding between PA and epoxy matrix were detected, which resulted in enhanced fracture toughness, CAI, and transverse flexural strength of the composite based on the PES/PA synergistically toughened matrix. SEM images of fracture morphology of the composite showed evidence of enhanced plastic deformation created by PES and PA, and crack deflection and bridging by PA microparticles.     

Reformed bamboo/glass fabric/aluminium composite as an ecomaterial

A super-hybrid (natural composite/fibre-reinforced composite/metal hybridization) ecomaterial, reformed bamboo/glass fabric/aluminium (RB/GF/Al) was developed. The addition of a sparse glass fabric/epoxy resin layer between reformed bamboo and aluminium proved to be effective in increasing the compressive, tensile strength of the composite material. In particular, the interfacial shear strength between the reformed bamboo and aluminium was improved, and was the transverse tensile strength. These were the major shortcomings of normal bamboo and reformed bamboo/aluminium composites. The good recyclability of reformed bamboo and aluminium make RB/GF/Al an environmentally friendly material. Extensive use of such an ecomaterial instead of wood would save natural forest resources. © 1998 Chapman & Hall     

柔性非织造布和玻璃纤维布叠层热压制备玻璃纤维布/聚苯硫醚复合板材

为改善玻璃纤维增强聚苯硫醚（PPS）复合板材的力学性能,分别以柔性的玻璃纤维布和PPS非织造布作为增强体和基体,采用叠层热压成型法制备出刚性的复合板材,采用力学性能测试、XRD、PLM、SEM研究了热压温度、热压时间、玻璃纤维含量和处理玻璃纤维布的硅烷偶联剂种类对复合板材的力学性能、结晶度、结晶形态和微观形貌的影响。结果表明,在无硅烷偶联剂处理玻璃纤维布时,控制热压温度为320℃,热压时间为30 min,压力为30 MPa,玻璃纤维质量分数为50%,复合板材的拉伸强度和弯曲强度最佳,分别为286.0 MPa和175.0 MPa,缺口冲击强度达到61.6 MPa。使用硅烷偶联剂KH560处理玻璃纤维布,在最佳成型工艺条件下,复合板材力学性能改善最明显,其弯曲强度为394.9 MPa,弯曲模量为23.6 GPa,层间剪切强度为16.4 MPa,缺口冲击强度为81.0 MPa。通过优化实验条件和使用硅烷偶联剂处理玻璃纤维表面,复合板材的力学性能得到了明显提高。     

CIP/GF/CF/EP吸波复合材料的制备及力学性能

为制备兼具力学性能和电磁吸收性能的结构型吸波材料,采用真空辅助成型工艺设计制备一种以羰基铁粉(CIP)为吸收剂,玻璃纤维(GF)为透波层,碳纤维(CF)为反射层,环氧树脂(EP)为基体的吸波复合材料。研究了不同质量比CIP/EP对吸波复合材料力学性能和微波吸收性能的影响。通过FTIR和DSC分析可知CIP未与EP发生化学反应。SEM结果表明CIP能够在EP树脂基体中均匀分散,不趋向于纤维表面。力学测试分析结果显示:当CIP/EP质量比达到30%时,CIP/GF/CF/EP复合材料的力学性能最佳,拉伸强度为347.56MPa,拉伸模量为25.99GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了4.3%和5.7%;弯曲强度为339.6MPa,弯曲模量为23.7GPa,较纯GF/CF/EP复合材料提升了18.2%和71.2%。矢量网络分析可知复合吸波板的吸波性能随CIP含量的增加而增加,且吸波损耗反射峰值朝低频段移动。     

UV光固化玻璃纤维布/EP-PBMA树脂复合材料的力学性能

设计了光热共引发环氧树脂-聚甲基丙烯酸丁酯(EP-PBMA)树脂,并制备了UV光固化玻璃纤维布增强EP-PBMA树脂基复合材料,研究了不同EP与PBMA质量比的玻璃纤维布/EP-PBMA复合材料在不同加载速率下的拉伸力学性能。结果表明: 玻璃纤维布/EP-PBMA复合材料具有明显的应变率效应;随着加载速率增大,复合材料的拉伸强度和弹性模量呈增大趋势;EP-PBMA树脂基体的组成对应变率效应有明显的影响;玻璃纤维布/EP-PBMA复合材料与纯EP基复合材料相比,在较低的加载速率下具有更高的拉伸强度,但当加载速率达到50 mm/min时拉伸强度较低。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强PCBT复合材料及其性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)原位聚合制备了连续玻璃纤维(GF)增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。考察了聚合反应中催化剂用量对PCBT结晶度以及GF/PCBT复合材料力学性能的影响。当催化剂用量为0.5%(质量分数)时, PCBT的结晶度为53%, GF/PCBT的力学性能达到最佳, 拉伸强度为522 MPa, 拉伸模量为27 GPa, 弯曲强度为481 MPa, 弯曲模量为24.8 GPa, 层间剪切强度(ILSS)为43 MPa。SEM观察表明, 发现催化剂用量为0.5%时, 树脂与纤维的结合性较好。进一步研究了淬火和退火后处理对复合材料力学性能的影响。发现复合材料退火处理后具有较好的力学性能, 其中拉伸强度为545 MPa, 弯曲强度为495 MPa。     

Influence of weldlines on tensile properties of hybrid acrylonitrile butadiene styrene (ABS) composites filled with short glass fibres (GF) and glass beads (GB)

The present study investigated the effect of weldlines on tensile strength and modulus of injection moulded ABS polymer reinforced with both short fibres (GF) and spherical glass beads (GB). It was observed that tensile strength and modulus of ABS/GF/GB hybrids increased with increasing the concentration total of glass in the hybrid as well as the concentration of glass fibres in the hybrid (χ _GF ). Results indicated that tensile strength and modulus of ABS/GF/GB hybrids obey the rule-of-mixtures. The presence of weldlines had a negative effect on tensile properties of ABS/GF/GB hybrids. Although tensile strength and modulus of ABS/GF/GB hybrids were reduced in the presence of weldlines, nonetheless both increased with increasing the total concentration of the glass particles and χ _GF . The observed linearity of weldline strength and modulus with χ _GF indicated that these properties like their unweld counterparts can be expressed by simple rule-of-mixtures. It was noted also that weldline integrity factor for tensile modulus and strength decreased with increasing χ _GF and the total concentration of the glass particles in the hybrids. Weldline integrity values indicated that hybrid tensile strength was more affected by the weldlines than hybrid modulus.