碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）复合材料的力学性能（I）

对新型骨折内固定材料－碳纤维增强聚乳酸（C／PLA）复合材料的力学性能进行了评价。重点研究了纤维体积分数（Vf)和硝酸表面处理对C／PLA复合材料力学性能的影响规律。研究表明,随着Vf的增加,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和剪切强度均先增加,达峰值后又减小。硝酸表面处理可明显提高复合材料的界面结合强度,从而使其力学性能明显提高。     

碳纤维表面处理对脉冲电磁场作用下碳纤维增强聚乳酸基复合材料降解行为的影响

采用HNO₃氧化对碳纤维进行表面处理,并制备了碳纤维增强聚乳酸基（CF/PLA）复合材料。研究了脉冲电磁场（PEF）对该条件下CF/PLA复合材料降解特性的影响。结果表明,碳纤维的表面处理对PEF作用下CF/PLA复合材料的吸水率、质量保持率、弯曲强度和剪切强度等均有不同程度的影响。分析表明,碳纤维表面处理形成的酯键在受到PEF作用后存在某种改变,进而导致CF/PLA复合材料界面降解行为的特异性。本研究有望提供一种从材料本身和外部条件协同控制的可降解CF/PLA骨折内固定装置解决方案。     

碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料的力学性能(Ⅰ)

对新型骨折内固定材料碳纤维增强聚乳酸(C/PLA)复合材料的力学性能进行了评价.重点研究了纤维体积分数(Vf)和硝酸表面处理对C/PLA复合材料力学性能的影响规律.研究表明,随着Vf的增加,复合材料的弯曲强度、弯曲模量、冲击强度和剪切强度均先增加,达峰值后又减小.硝酸表面处理可明显提高复合材料的界面结合强度,从而使其力学性能明显提高.     

碳纤维增强聚乳酸复合材料体外降解特性

制备了碳纤维增强聚乳酸(C/ PLA) 骨折内固定复合材料, 研究了体外降解过程中其力学性能的变化。结果表明: 在体外降解过程中, C/ PLA 复合材料的各项力学性能均有不同程度的下降, 但经过硝酸处理后的C/PLA 复合材料降解速度缓慢, 表明界面结合强度的提高对降解过程起抑制作用。      

溅射镀铝碳纤维质量的研究

针对制取C／Al复合材料、C／Al间润湿与结合牢固度问题，以及CVD法涂Al在高温损伤碳纤维等难题，采用磁控溅射镀加溅射离子镀膜方法，在碳纤维表面镀Al膜。系统地研究了碳纤维镀Al的界面变化、组分分布、受热强度变化等内容，讨论C／Al复合材料的复合工艺问题。研究结果表明，磁控溅射法碳纤维镀Al膜表面光洁、均匀、规整、C／Al润湿、结合牢固，无化学反应损伤碳纤维现象。镀铝碳纤维受热后拉伸强度稍有降低，但无化学反应及生成Al4C3的现象。研究结果能给C／Al复合材料的制备创造工艺条件。     

Effects of Υ-ray irradiation on carbon fiber surface graft modification

为提高碳纤维／环氧树脂复合材料的界面粘结性能,采用7射线共辐照接枝方法对碳纤维表面改性,利用X光电子能谱仪（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、电子万能材料试验机,研究了在缩乙二醇丙酮溶液和环氧氯丙烷丙酮溶液中经200kGy剂量的Υ射线辐照接枝后,碳纤维的表面化学元素及官能团组成、表面形貌、复合材料剪切断面形貌及其层间剪切强度（ILSS）的变化。研究表明,缩乙二醇类接枝液的接枝效果较理想,碳纤维接枝率达7％;辐照处理碳纤维表面O／C比值和含氧官能团含量增加,以此制备的碳纤维／环氧复合材料的ILSS提高,最大提高率达31．2％;同时还发现辐照接枝后的碳纤维表面粗糙度增大。     

C/PLA复合材料的体外降解特性研究

对C／PLA复合材料的体外降解特性进行了研究。考察了该复合材料在降解过程中吸水率,质量损失和宏观力学性能的变化,并与PLA进行了对比。结果表明,与PLA相比,C／PLA复合材料的吸水率增加,质量损失下降,弯曲强度和剪切强度的下降速度减小。在体外降解过程中,C／PLA复合材料的界面发生降解,界面弱化是造成复合材料力学性能下降的主要因素。     

碳纤维／PF尼龙复合材料性能及界面研究

制备了碳纤维／ＰＦ尼龙复合材料，采用Ｘ光电子能谱仪及化学滴定法定量分析了碳纤维表面的含氧状况，利用扫描电镜研究了碳纤维的表面形态及碳纤维／ＰＦ尼龙复合材料的界面形态，探讨了碳纤维表面形态和含氧量对复合材料力学性能和界面粘结状况的影响。结果表明，规整ＣＦ表面的羧基与ＰＦ尼龙分子中的胺基发生化学键合是复合材料具有良好力学性能及界面具有良好粘结的主要因素。     

阳极氧化对高聚物基碳纤维复合材料界面性能的影响

采用阳极氧化法对Ｔ－３００高强度碳纤维和Ｍ－４０高模量碳纤维进行了表面处理。发现该方法能剥除Ｔ－３００碳纤维表面的高涂层，涂覆耐热涂层后可提高Ｔ－３００／聚酰亚胺复合材料界面的抗热氧化性能，并且可使基体改性的珠Ｍ－４０／酚醛环氧复合材料界面强度和冲击强度同时获得提高。     

碳纤维表面化学状态表征技术的研究

利用Ｘ射线光电子能谱，测定了表征不同牌号上有浆料的碳纤维表面性能的重要参数，并对其表面的化学状态进行了分析。可为今后碳纤维／树脂复合材料界面化学状态及国产碳纤维表面处理方法的研究提供重要数据。     

碳纤维表面处理对C/PLA复合材料界面粘结强度的影响(Ⅱ)

对硝酸表面处理前后碳纤维增强聚乳酸（Ｃ／ＰＬＡ）复合材料的界面状态进行了研究。重点研究了碳纤维的硝酸表面处理对Ｃ／ＰＬＡ复合材料界面粘结强度的影响以及粘结机理。研究表明,硝酸表面处理可使复合材料的界面粘结强度大幅度增加,复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量和剪切强度亦有不同程度的提高。ＸＰＳ研究发现,央纤维与ＰＬＡ基体间有化学反应发生。界面化学反应程度的增加是复合材料界面粘结强度提高的主要原因;此外,碳纤维表面粗糙度的增加也对界面粘结强度的提高有一定的贡献。     

How to improve mechanical properties of polylactic acid with bamboo fibers

Bamboo fibers (BF) were mixed in polylactic acid (PLA) to improve its mechanical properties: impact strength and heat resistance. Three different types of BF were extracted from raw bamboo by either sodium hydroxide (NaOH) treatment or steam explosion in conjunction with mechanical processing. They were designated as “short fiber bundle,” “alkali-treated filament” and “steam-exploded filament,” respectively. Composite samples were fabricated by injection molding using PLA/BF pellets prepared by a twin-screw extruding machine. Among them, the highest bending strength was obtained when steam-exploded filaments were put into PLA matrix. Impact strength of PLA was not greatly improved by addition of short fiber bundles as well as both filaments. In order to improve the impact strength of PLA/BF composites, PLA composite samples were alternatively fabricated by hot pressing using medium length bamboo fiber bundles (MFB) to avoid the decrease in fiber length at fabrication. Impact strength of PLA/MFB composite significantly increased, in which long fiber bundles were pulled out from the matrix. The addition of BF improves thermal properties and heat resistance of PLA/BF composites due to the constraint of deformation of PLA in conjunction with crystallinity promoted by anneal (at 110 °C for 5 h).     

粘胶纤维与Lyocell纤维增强聚乳酸复合材料的性能比较

以聚乳酸(PLA)为基体,分别采用粘胶纤维与Lyocell纤维这2种典型的再生纤维素纤维为增强纤维,通过熔融共混和注塑成型制备了再生纤维素纤维/PLA复合材料,并对这2种复合材料的性能进行了比较研究。结果表明,采用粘胶纤维或Lyocell纤维增强均可有效提高PLA复合材料的结晶度、力学性能和维卡软化温度。粘胶纤维的锯齿形截面有利于其与PLA基体的结合,因此粘胶纤维/PLA复合材料具有略高的冲击强度及拉伸强度。Lyocell纤维增强更有利于复合材料结晶度的提高,使得Lyocell/PLA复合材料具有更高的弹性模量和维卡软化温度。     

偶联剂对玻璃纤维增强淀粉/聚乳酸复合材料性能的影响

分别以马来酸酐、KH550、KH560和KH570为偶联剂对玻璃纤维进行预处理,再与淀粉、聚乳酸(PLA)复合,通过熔融挤出法制备玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料。研究了偶联剂种类对玻璃纤维增强复合材料熔融指数、力学性能、热性能和熔融流变性能的影响。实验发现马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的熔融指数和力学性能都依次增大,表明KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料的界面黏结作用最强。对热性能进行表征发现,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA复合材料玻璃化转变温度、重结晶温度、结晶度和热稳定性均依次提高。受玻璃纤维与淀粉/PLA基体界面黏结效果的影响,马来酸酐、KH550、KH570、KH560处理玻璃纤维增强淀粉/PLA体系的储能模量和复数黏度依次增大。     

Preparation and mechanical properties of carbon fiber reinforced hydroxyapatite/polylactide biocomposites

A novel biocomposite of carbon fiber (CF) reinforced hydroxyapatite (HA)/polylactide (PLA) was prepared by hot pressing a prepreg which consisting of PLA, HA and CF. The prepreg was manufactured by solvent impregnation process. Polymer resin PLA dissolved with chloroform was mixed with HA. After reinforcement CF bundle was impregnated in the mixture, the solvent was dried completely and subsequently hot-pressed uniaxially under a pressure of 40 MPa at 170°C for 20 min. A study was carried out to investigate change in mechanical properties of CF/HA/PLA composites before and after degradation in vitro. The composites have excellent mechanical properties. A peak showed in flexural strength, flexural modulus and shear strength aspects, reaching up 430 MPa, 22 GPa, 212 MPa, respectively, as the HA content increased. Degraded in vitro for 3 months, the flexural strength and flexural modulus of the CF/HA/PLA fell 13.2% and 5.4%, respectively, while the shear strength of the CF/HA/PLA composites remains at the 190 MPa level. The SEM photos showed that there were gaps between the PLA matrix and CF after degradation. Water uptake increased to 5%, but the mass loss rate was only 1.6%. The pH values of the PBS dropped less than 0.1. That’s because the alkaline of HA neutralize the acid degrades from PLA, which can prevent the body from the acidity harm.     

原纤化Lyocell纤维/聚乳酸复合材料的结构与性能

采用均质分散法制备原纤化Lyocell纤维,探讨了不同初始纤维长度对Lyocell纤维原纤化程度的影响,在此基础上,进一步通过熔融共混和注塑成型制备原纤化Lyocell/聚乳酸(PLA)复合材料,探讨了初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,相同处理条件下,纤维初始长度越长,Lyocell纤维原纤化程度越低。Lyocell纤维原纤化能改善纤维与基体的界面结合,从而进一步提高复合材料的力学性能。初始纤维长度对原纤化Lyocell/PLA复合材料的拉伸性能无显著影响,而初始长度为4 mm的原纤化Lyocell/PLA复合材料的缺口冲击强度最大,比未原纤化复合材料提高19.0%。此外,Lyocell原纤化后还可进一步提高复合材料的维卡软化温度,当纤维初始长度为10 mm时,原纤化Lyocell/PLA复合材料的维卡软化温度最高,达到161.4℃。     

PLA/木质纤维复合材料的制备及性能

目的研究PLA/木质纤维复合材料的制备工艺过程,分析PLA纤维含量对复合材料力学性能的影响,确定最优配比,以获得一种可应用于包装中的新型环保复合材料。方法将不同质量配比的PLA纤维及木质纤维按照造纸的工艺进行抄造,获得湿纸胚后再进行热压处理,获得需要的复合材料。对PLA纤维在复合材料中的分散性以及复合材料的力学性能进行表征与测试。结果分散性试验表明,PLA纤维能够与木质纤维均匀混合;当PLA纤维的质量分数为10%时,复合材料的性能较好。力学测试表明,复合材料的拉伸强度最大可达到42.79 MPa,耐折次数可达到1015次。结论 PLA/木质纤维复合材料可采用造纸的方法进行制备,且力学性能较好,能在包装领域内有较为广泛的应用,同时也为可降解纤维的研究应用提供了一种新思路。