改性玄武岩纤维增强木塑复合材料的研究

玄武岩纤维（BF）分别经氨基和乙烯基硅烷偶联剂处理后，添加到高密度聚乙烯（HDPE ）基木塑复合材料中，用于增强木粉（WF）-HDPE复合材料的性能。研究中利用扫描电镜与红外光谱对玄武岩纤维表面进行表征，探究玄武岩纤维含量及界面微观形态对复合材料力学性能的影响。结果表明：经偶联剂处理的玄武岩纤维与树脂基体界面结合较好，复合材料的冲击性能明显提高，氨基偶联剂提高了拉伸强度，硅烷偶联剂则提高了弯曲强度；添加4％的改性玄武岩纤维可达到较好的增强效果。     

维尼纶纤维增强石膏基复合材料力学性能研究

研究了石膏基复合材料的结构、耐水机理和物理力学性能.结合弯曲载荷变形曲线,分析了维尼纶纤维增强石膏基复合材料的断裂机理;利用扫描电子显微镜,分析了复合材料界面性能.结果表明:石膏基复合材料实现了单一的结晶到晶胶共生的结构转变,材料的强度和耐水性得到改善;维尼纶纤维能提高复合材料的抗折强度、断裂能、断裂韧性和冲击韧度;维尼纶纤维增强石膏基复合材料断裂过程可分为3个阶段:基体断裂、纤维脱粘和纤维拔出;纤维和基体间界面结合强度较弱.     

竹粉粒径对竹/聚丙烯复合材料力学性能的影响

以竹粉和聚丙烯粉料为原料,马来酸酐接枝聚丙烯为偶联剂,通过注塑成型制备了竹塑复合材料.研究了不同粒径竹粉对复合材料力学性能的影响.结果表明:不同粒径的竹粉对复合材料拉伸性能、弯曲性能及冲击强度均有显著的影响.竹粉粒径在40～120目时,随着粒径的减小,复合材料的拉伸强度、弯曲强度,以及缺口冲击强度呈逐渐减小的趋势.当粒径达到200目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度及缺口冲击强度却有所增大.竹粉粒径为20目时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度以及缺口冲击强度均比40目的要低.大粒径竹粉(40目)与小粒径竹粉(200目)填充的复合材料表现出的不同力学性能,可能与竹粉与基体塑料界面结合、纤维形态、表面粗糙度以及内部空隙状况不同有关.     

碱处理竹原纤维/不饱和聚酯复合材料的力学性能及界面表征

采用模压成型方法制备竹原纤维增强不饱和聚酯(UPE)复合材料,以1%、3%和5%Na OH溶液处理竹原纤维,以改善纤维与UPE树脂间的界面相容性。结果表明:碱处理竹原纤维显著提高了复合材料的拉伸强度、弯曲强度和弯曲模量;1%Na OH溶液处理竹原纤维得到的复合材料力学性能最佳。碱处理后纤维的傅里叶红外光谱(FT-IR)与X-射线光电子能谱(XPS)分析表明:碱处理可移除纤维表面木素、半纤维素以及杂质等,使竹原纤维的纤维素相对含量增加,纤维表面变得粗糙。复合材料拉伸断面扫描电镜(SEM)分析表明:碱处理纤维改善了竹原纤维与UPE树脂的界面粘结。     

改性黄麻纤维和酚醛树脂复合材料的力学性能

采用碱溶液(20 g/L NaOH)、热(140℃)处理方法对黄麻纤维进行改性处理,采用热压工艺将纤维与酚醛树脂制成复合材料。通过力学性能、冲击断口形貌对复合材料进行表征。结果表明:当碱处理时间不超过2 h、热处理时间不超过3 h时,黄麻纤维增强酚醛树脂基复合材料的拉伸强度和冲击强度均有不同程度提高。碱处理2 h的黄麻纤维增强酚醛树脂基复合材料的拉伸强度和冲击强度提高幅度最大,分别为13.5%和25%;冲击断口分析结果表明,热处理纤维与基体的界面结合强度高于碱处理纤维,断口呈平面化。     

单纤维拔出试验表征硼纤维/环氧界面剪切强度研究

设计了一种单根硼纤维拔出试样制备方法,并测试了不同树脂基体的硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度;研究了单根硼纤维拔出界面破坏过程.结果表明:单根硼纤维拔出过程中,首先在纤维包埋起始部位和包埋端部产生裂纹,最后包埋中间部位的树脂基体破坏.摩擦力承担着较大的纤维拔出载荷;加入15%的液体丁腈橡胶硼纤维/环氧复合材料的界面剪切强度为33.69 MPa.     

应用1-辛烯涂层与常压等离子体处理的苎麻纤维疏水性能改性

为提高苎麻纤维与聚丙烯(PP)之间的界面相容性,采用1-辛烯涂层结合常压等离子体射流(APPJ)技术对苎麻纤维表面进行疏水性改性,并研究了改变2种方法的处理顺序对改性效果的影响.通过改性前后苎麻纤维的表面形态、润湿性、表面化学成分及苎麻纤维/PP界面剪切强度的变化分析改性效果.实验结果显示,经等离子体处理后再进行1-辛烯涂层处理的苎麻纤维表面的C元素含量提高最明显,且该组苎麻纤维/PP界面剪切强度与未处理组相比提高了近40.0％,而改变处理顺序后得到的苎麻纤维与PP的界面剪切强度仅提高了18.2％.     

纤维对装配式建筑砂浆强韧化作用及机制研究

水泥基复合材料是装配式建筑结构最重要的材料之一，为探究玄武岩纤维对其强韧化效果及作用机制，研究玄武岩纤维掺量、形态等特征参数对高性能砂浆的抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性的影响规律，并结合扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、接触角（OCA）和压汞（MIP）等测试方法分析玄武岩纤维对高性能砂浆作用机制。结果表明：玄武岩纤维可有效提升高性能砂浆抗压强度、抗折强度、劈裂抗拉强度和弯曲韧性，随着纤维掺量的增加，提升效果先增大后降低，适宜掺量为1%，相同条件下树脂铰联化玄武岩纤维（BF-Ⅱ）增强效果优于短切玄武岩纤维（BF-Ⅰ）。BF-Ⅱ表面粗糙与砂浆机械互锁作用更强，BF-Ⅰ表面光滑但与砂浆分子间作用力更强。纤维表面附着大量水泥水化产物，随着龄期的延长增强效果更加显著。添加纤维后，砂浆的最可几孔径变小、孔隙率及多害孔比例均得到降低，有效提高砂浆的性能。     

界面损伤对正交叠层板最终拉伸强度的影响

基于现有应力集中分析结果及随机扩大临界核统计理论,对正交(混杂)叠层复合材料中由于90°层的基体开裂、层间界面破坏、0°层中部分纤维断裂及纤维/基体界面损伤相互作用的最终拉伸破坏过程进行统计分析.计算结果为现有的实验所证实.计算结果表明,正交叠层板的最终拉伸强度与界面剪切强度有关,适宜的界面黏结,相应的强度最高.本研究可对此类复合材料的最终拉伸强度作出合理的预报,并为复合材料叠层板的优化设计提供理论依据.     

响应面法优化亚麻纤维/聚乳酸复合材料的制造工艺

以聚乳酸纤维为基本相,亚麻纤维为增强体,通过层结构铺装热压制得亚麻纤维/聚乳酸复合材料。通过单因素试验分析了各因素对复合材料力学性能的影响,确定了各因素试验范围。利用响应面法确定出最优的工艺参数:亚麻用量43%,硅烷用量4%,热压温度190℃。按照此工艺条件制造的复合材料的拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度和弯曲模量分别为49.70 MPa、3.12 GPa、33.50 MPa和2.34 GPa。     

马尾松纤维增强聚丙烯复合材料力学性能的实验

对马尾松热磨机械浆纤维增强聚丙烯复合材料力学性能进行测试与分析，结果表明：对纤维进行接核处理和偶联处理，可以明显改善纤维与取丙烯基体共混体系的力学性能；纤维与助剂的含量对复合材料力学性能的影响显著，马尾松热磨机械浆含量25％左右时，复合材料可达到的力学性能指标为拉伸强度27MPa以上、弯曲强度40MPa以上、冲击强度（缺口）5kJ/m^2以上。     

黄麻纤维的表面改性对其复合材料力学性能的影响

[目的]研究了不同改性方法对黄麻表面及其结晶态结构的改变对环氧树脂复合材料界面的影响。[方法]采用硅烷偶联剂KH560、钛酸酯偶联剂NDZ201、碱处理、轻度乙酰化、氰乙基化5种方法对黄麻纤维毡进行处理。并测试了其复合材料的拉伸和弯曲强度,通过SEM分析了黄麻/环氧树脂的拉伸断裂微观状态。[结果]5种改性方法均降低了黄麻的结晶度,提升了黄麻与环氧树脂的界面相容性,对复合材料的拉伸和弯曲强度均有不同程度的提高,KH560和碱处理对复合材料力学性能提升最为明显。[结论]该研究为黄麻纤维复合材料应用的扩大提供了依据。     

碳酸钙原位改性植物纤维及其复合材料性能表征

为研究原位沉积对竹、杉木、黄麻3种植物纤维的表面改性效果,采用平压工艺制备了植物纤维增强聚丙烯复合材料,并通过SEM、原子力学显微镜、光学纤维接触角测量仪等方法分别表征了植物纤维的表面形貌、表面粗糙度、静态接触角、拉伸性能以及复合材料的断口形貌和力学性能。结果表明:CaCO3原位沉积改性对单根植物纤维的表面性能有显著影响,不仅提高了单根植物纤维的拉伸性能,还改善了植物纤维增强热塑性聚合物的界面性能,增强了复合材料的界面强度。原位沉积改性后,3种植物纤维表面均有CaCO3附着,杉木纤维的CaCO3上载量最高,达16.08%;竹纤维最低,为6.96%。改性竹纤维的表面粗糙度Rq值降低了32.95%,静态接触角增加了1.85%;改性杉木纤维的Rq值和静态接触角分别增加了42.51%、3.12%;改性黄麻纤维的Rq值增加了62.77%,静态接触角降低了0.4%。单根改性植物纤维的拉伸性能均有所提高,相同CaCO3原位沉积改性条件下,改性竹纤维的拉伸强度和弹性模量最大,分别为1 134.83 MPa、37.25 GPa。断口形貌SEM图中,改性植物纤维与聚丙烯结合紧密,复合材料的断裂主要以改性植物纤维的断裂为主,表明复合材料的界面性质得到改善。改性植物纤维增强聚丙烯复合材料的拉伸性能得到提高,而且其弹性模量的变化趋势与改性植物纤维CaCO3附着量的变化趋势一致。改性杉木纤维增强聚丙烯复合材料弹性模量最大,为2.28 GPa;改性竹纤维增强聚丙烯复合材料拉伸强度最大,为54.04 MPa。      

苘麻/聚乙烯复合材料性能的研究

我国的麻类资源非常丰富,将麻纤维用于复合材料的制备能扩大麻纤维的应用范围,有效提高麻纤维的使用价值.将苘麻纤维（AF）作为增强材料,通过热压工艺制备了苘麻/聚乙烯（PE）复合材,并探讨了该复合材的各项性能.通过热重分析确定了苘麻纤维的加工温度为180℃,对比分析AF/PE复合材的力学性能,确定制备复合材时AF含量控制在60％范围内能得到性能优异的复合材,AF与PE的最佳质量比为55∶45.苘麻纤维经硅烷偶联剂处理后,AF/PE复合材的弯曲性能和拉伸性能都有明显提高,吸水厚度膨胀率明显降低.由红外光谱分析发现,硅烷偶联剂与苘麻纤维表面的羟基发生化学反应生成了硅-氧-碳共价键,硅烷偶联剂使麻纤维表层与PE基质层之间产生分子结合,因此提高了PE基质与苘麻纤维的结合强度.     

P(MAA-co-BA)对PVC-木粉复合材料性能的影响

为改善亲油性的PVC基体与亲水性木粉之间的相容性,用甲基丙烯酸与丙烯酸丁酯共聚物(P(MAA-co-BA))作为PVC-木粉复合材料的相容剂,研究相容剂的用量及木粉的碱预处理对PVC-木粉复合体系性能的影响,并通过FTIR、接触角、DSC、SEM等手段来表征。FTIR表明:改性后木粉与P(MAA-co-BA)发生了化学键合。接触角分析表明:改性后木粉与PVC界面张力下降;P(MAA-co-BA)有利于木粉与PVC界面的改善和相容性的提高,适量的P(MAA-co-BA)可以提高复合材料的力学性能,过量反而降低力学性能;当P(MAA-co-BA)用量为木粉用量的10%时,复合材料的拉伸强度提高了70.9%,冲击强度提高了64.7%;木粉经碱预处理后再用相容剂处理能进一步提高PVC-木粉复合材料的力学性能。DSC表明:改性后木粉与PVC相容性提高。SEM表明:木粉改性后,既改善了在PVC基体中的分散性,又提高了两者的相容性。     

生物预处理秸秆纤维特性及复合材料的性能研究

  目的  探究生物预处理对秸秆纤维及其与脲醛树脂制备的复合材料性能的影响,为秸秆基复合材料的制备及发展提供理论依据。  方法  接种微生物菌剂(秸秆腐熟剂)对水稻Oryza sativa秸秆进行好氧发酵处理,测定不同处理时间下水稻秸秆中半纤维素、纤维素、木质素等的变化,测试并对比未经生物改性处理秸秆纤维(S₀)、经生物改性处理5 (S₅)和10 d (S₁₀)秸秆纤维的结晶度和微观形貌,制备秸秆纤维/脲醛树脂复合材料,分别标记为F₀、F₅、F₁₀,比较不同生物预处理时间下秸秆基复合材料的表面性能和力学性能。  结果  改性处理后秸秆表面的硅和蜡等物质被去除,但较长的生物改性处理时间(10 d)会破坏秸秆纤维自身结构。相比于S₀和S₁₀,S₅的纤维素相对含量最高,为37.99%,结晶度也最好,为47.8%。3种秸秆基复合材料中F₅疏水性最好,表面能最低,冲击韧性最大(7 665.64 J·m?2);F₁₀抗弯性能更好,静曲强度和弹性模量分别为27.73和20 354 MPa,相比F₀分别提高了59.00%和50.17%。  结论  生物改性处理可以改善秸秆纤维的表面性质,提高秸秆纤维/脲醛树脂复合材料的性能,生物改性处理5 d的秸秆纤维更好,制备的复合材料性能更优良。图4表1参28     

羟基磷灰石-热解炭表面涂层炭/炭复合材料牙种植体的研制

以炭/炭复合材料为牙种植体基体材料,选择低温热解各向同性炭涂层处理提高炭/炭复合材料的表面强度,解决炭/炭复合材料在体内容易脱落碎屑的问题;通过在低温热解各向同性炭表面再覆盖羟基磷灰石涂层来达到提高种植体生物活性的目的。     

羟基磷灰石-热解炭表面涂层炭/炭复合材料牙种植体的研制

以炭/炭复合材料为牙种植体基体材料,选择低温热解各向同性炭涂层处理提高炭/炭复合材料的表面强度,解决炭/炭复合材料在体内容易脱落碎屑的问题;通过在低温热解各向同性炭表面再覆盖羟基磷灰石涂层来达到提高种植体生物活性的目的。     

化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料的老化性能

研究了化学竹浆纤维增强不饱和聚酯复合材料在紫外加速老化与湿热老化后力学性能变化与尺寸稳定性.结果表明,在室温与环境湿度下放置1年后,纤维未改性的复合材料弯曲强度无显著变化,弯曲模量下降31.5%;纤维经N-羟甲基丙烯酰胺改性的复合材料弯曲强度下降14.6%,弯曲模量下降37.6%.紫外线加速老化200 h后,纤维未改性的复合材料弯曲强度、弯曲模量与尺寸均无显著变化.湿热老化对复合材料力学性能有显著影响,沸水浸泡2 h后,复合材料弯曲强度保留率为49.4%,弯曲模量保留率为35.6%.     

竹质纤维-HDPE复合材料的力学和热性能研究

为评估造纸废弃竹屑增强高聚物制备竹塑复合材料的可行性,采用竹粉、竹屑、竹浆纤维、竹屑+ 竹浆纤维共 混4 种竹质纤维,分别以50%的质量比增强高密度聚乙烯(HDPE)制备竹质纤维-HDPE(竹塑)复合材料,并对比分 析了竹屑-HDPE 复合材料与其他3 种竹塑复合材料的力学和热性能。结果表明:与常规的竹粉-HDPE 复合材料相 比,竹屑-HDPE 复合材料有较好的拉伸性能,但是弯曲性能较差。其拉伸强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料 提高了45.94%和114.09%;而弯曲强度和模量分别比竹粉-HDPE 复合材料降低了8.08% 和17.64%。竹屑- HDPE 复合材料有较好的热性能,与竹粉-HDPE 复合材料相比,其起始热分解温度提高了21.23 ℃,力学松弛峰 值温度提高了10.44 ℃。