有機(jī)改性蒙脫土復(fù)合材料的流變特性及動態(tài)力學(xué)性能

提高力學(xué)性能是材料進(jìn)行復(fù)合的主要目的之一。復(fù)合材料的常溫力學(xué)性能主要取決于增強(qiáng)劑,而高溫力學(xué)性能則與基體材料的耐熱性密切相關(guān)。界面對復(fù)合材料的力學(xué)性能具有重要的影響,界面微裂紋的產(chǎn)生、擴(kuò)展和中止以及剝離等將對復(fù)合材料的力學(xué)性能產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。正由于界面影響的復(fù)雜性,目前描述復(fù)合材料力學(xué)性能的公式尚處于經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)階段,尚未達(dá)到系統(tǒng)理論化程度。

對聚氯乙烯(pvc)/聚氨酯(pu)/蒙脫土(mmt)的成型工藝進(jìn)行了研究。將mmt利用超聲輻照技術(shù)并經(jīng)攪拌分散于液化4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯中,采用反應(yīng)擠出一步法制備了pvc/pu/mmt復(fù)合材料,并對其力學(xué)性能進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,螺桿擠出速度為40~50r/min,擠出機(jī)均化段溫度為180~190℃是pvc/pu/mmt反應(yīng)擠出的最佳工藝;當(dāng)pvc/pu/mmt的配比為100/16/4(質(zhì)量比,下同)時(shí),材料的綜合性能最佳,沖擊強(qiáng)度達(dá)到47.8kj/m2,拉伸強(qiáng)度為58.2mpa。

采用聚氧乙烯-聚氧丙烯(ep)嵌段共聚物對鈉基蒙脫土進(jìn)行有機(jī)化處理改性,xrd測試結(jié)果表明嵌段共聚物插層進(jìn)入了蒙脫土層間。用熔融共混法制備了聚氯乙烯/蒙脫土復(fù)合材料,并研究了鈉基蒙脫土和ep改性的有機(jī)蒙脫土對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。研究結(jié)果表明,采用ep對mmt進(jìn)行改性能夠提高mmt與pvc之間的相容性,pvc-u/mmt-ep復(fù)合材料的力學(xué)性能得到明顯提高,ep對mmt改性是制備有機(jī)改性蒙脫土的有效方法之一。

通過改變摻入塑料顆粒的量,制備了3個(gè)系列、12種不同配比的混凝土.通過混凝土試塊抗壓、抗折強(qiáng)度實(shí)驗(yàn),得到同不配合比的混凝土強(qiáng)度值.實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示:混凝土試塊的抗壓、抗折強(qiáng)度隨著塑料顆粒摻量的增加,先增大后減少;若需要通過摻入塑料顆粒提高混凝土強(qiáng)度,建議摻加摻量為3％的塑料顆粒.

測試了不同膠凝體系低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變學(xué)性能、繪制了流變曲線,分析其適用的流變模型。結(jié)果表明,低水膠比水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出典型的脹流型流體特性,bingham模型不能準(zhǔn)確表征低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變特性,采用herschel-bulkley模型更為適宜。

選擇合理的流體模型是研究水泥基復(fù)合材料流變特征和工作性能的首要關(guān)鍵問題。本文測試了不同膠凝體系的低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變曲線,分析其適用的流變模型。結(jié)果表明:低水膠比水泥基復(fù)合材料表現(xiàn)出典型的脹流型流體特性;bingham模型不能準(zhǔn)確表征低水膠比水泥基復(fù)合材料的流變特性,采用herschel-bulkley模型更為適宜。

將廢舊瓦楞紙板粉碎制漿,與高密度聚乙烯通過注塑成型制備廢紙漿/hdpe復(fù)合材料。研究了廢紙漿含量,相容劑hdpe-g-mah和ldpe-g-gma,加工助劑s-105、tkm-m80和deoflowa對廢紙漿/hdpe復(fù)合材料力學(xué)性能的影響,通過掃描電鏡sem分析了復(fù)合材料的沖擊斷面,結(jié)果表明,hdpe-g-mah和tkm-m80共同增容的廢紙漿/hdpe復(fù)合材料的力學(xué)性能得到明顯提升。sem電鏡分析表明,經(jīng)hdpe-g-mah和tkm-m80增容后的復(fù)合材料,紙漿纖維和hdpe界面模糊,相容性很好。

以硅粉、鋁粉、caco3及不同粒徑組合的剛玉為主要原料,y2o3為添加劑,在1500℃通過氮化反應(yīng)制備了ca-α/β-sialon結(jié)合剛玉復(fù)合材料,研究了sialon含量對該復(fù)合材料力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明:隨著sialon含量的增加,ca-α/β-sialon結(jié)合剛玉復(fù)合材料的體積密度降低、氣孔率增大、常溫抗折強(qiáng)度提高;隨著溫度的升高,復(fù)合材料的抗折強(qiáng)度先升高后降低,在1000℃時(shí)達(dá)到最大值。

適合的木粉填充量、粒徑大小有利于提升木塑材料的綜合性能;合適基體樹脂的選擇也有較大影響;加工工藝的類型決定材料的質(zhì)地、密度,影響材料強(qiáng)度;原料的改性處理也是提升木塑材料的重要途徑。闡述了提升木塑材料力學(xué)性能的微觀作用機(jī)理,舉出了現(xiàn)階段主要的科研成果,總結(jié)了木塑材料發(fā)展的不足,并做出了展望。

lsp-8020b樹脂體系是一種復(fù)合材料風(fēng)電葉片專用低粘度不飽和聚酯樹脂體系。采用dsc熱分析技術(shù)和黏度實(shí)驗(yàn)方法,研究了樹脂體系的固化特性和流變特性,建立了與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)較為吻合的修正雙阿累尼烏斯流變模型。模型可揭示樹脂體系在不同工藝條件下的黏度變化規(guī)律,定量預(yù)報(bào)樹脂體系的低粘度平臺工藝窗口,為該樹脂真空導(dǎo)入模塑工藝參數(shù)優(yōu)化和保證大型復(fù)合材料風(fēng)電葉片整體成型質(zhì)量提供一定的科學(xué)依據(jù)。

選擇納米蒙脫土、聚丙二醇、tdi為原料,以n-正丁基-γ-胺丙基三甲氧基硅烷為封端劑,通過原位聚合合成了高性能spu/蒙脫土復(fù)合材料。利用在線紅外測試監(jiān)控了反應(yīng)過程,表明最終產(chǎn)物中不含游離異氰酸酯。xrd、ft-ir和力學(xué)性能測試發(fā)現(xiàn),蒙脫土的加入可以提高密封膠的性能,且與spu形成了插層結(jié)構(gòu)和化學(xué)結(jié)合,從而使spu/蒙脫土復(fù)合材料的性能得以提高。

采用熔體插層法在雙螺桿擠出機(jī)中制備了聚丙烯／有機(jī)蒙脫土(pp／ommt)納米復(fù)合材料,討論了電子束輻照處理對納米復(fù)合材料性能的影響。結(jié)果表明：通過輻照處理,可以使pp基體與納米填料的相容性增加,兩者之間的界面相互作用得到了加強(qiáng),材料的彈性模量上升,斷裂伸長率明顯下降,整體強(qiáng)度有所上升,材料缺口敏感性增加,缺口沖擊強(qiáng)度下降。

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RTM聚酰亞胺復(fù)合材料力學(xué)性能研究

測試了兩種不同經(jīng)緯編織密度和不同含膠量的碳布/環(huán)氧復(fù)合材料的基本力學(xué)性能,對碳纖維復(fù)絲及碳布在復(fù)合材料中的強(qiáng)度利用率作了比較與分析。結(jié)果表明:適當(dāng)增大含膠量有利于改善復(fù)合材料的力學(xué)性能;經(jīng)緯編織密度對復(fù)合材料力學(xué)性能的影響同樣不可忽視。

采用商業(yè)有限元軟件msc.nastran,運(yùn)用簡單的shell單元對復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)蒙皮和加強(qiáng)筋進(jìn)行模擬,預(yù)測復(fù)合材料格柵結(jié)構(gòu)名義縱向拉伸強(qiáng)度/模量,彎曲強(qiáng)度/模量。計(jì)算結(jié)果表明,隨著復(fù)合材料格柵中肋高度的增加,名義彎曲強(qiáng)度/模量和拉伸強(qiáng)度/模量均有下降趨勢。

綜述了國內(nèi)外界面改性增強(qiáng)塑木復(fù)合材料力學(xué)性能的研究進(jìn)展,包括界面改性增強(qiáng)的作用機(jī)理、木纖維的表面改性、塑料的表面改性和添加界面相容劑等,并展望了塑木復(fù)合材料界面改性研究的未來趨勢。

民用飛機(jī)翼身整流罩復(fù)合材料面板力學(xué)性能研究

以稻秸稈粉、稻殼粉、衫木粉、竹粉,pp、pe-hd、pe-ld膜為原材料,采用模壓成型工藝制備不同填料及不同塑料基體的木塑復(fù)合材料,并對復(fù)合材料力學(xué)性能進(jìn)行分析。結(jié)果表明:無油墨pp基復(fù)合材料的綜合力學(xué)性能較好,而含油墨pe-ld基復(fù)合材料的沖擊韌性較好。稻秸稈粉作為填料增強(qiáng)無油墨pp復(fù)合材料效果最佳,制得稻秸稈粉/pp綜合力學(xué)性能較好,而稻殼粉/pp復(fù)合材料沖擊韌性較好。

采用微波快速固化膠粘劑的方法通過實(shí)驗(yàn)對鋁合金材料的裂紋進(jìn)行了修復(fù),研究了修復(fù)工藝,并采用數(shù)學(xué)和有限元分析的方法分析了含裂紋的鋁合金板材修復(fù)前后的力學(xué)性能變化情況,同時(shí)對比了其他方式的修復(fù)后強(qiáng)度,觀察了修復(fù)效果,結(jié)果表明:修復(fù)后鋁合金材料的雙向拉伸性能可恢復(fù)到原材料的95%以上,靜強(qiáng)度可恢復(fù)到原材料的102.9%.

以硅橡膠為基體、非晶粉fe73.5cu1nb3si13.5b9為增強(qiáng)材料,制備了fe73.5cu1nb3si13.5b9/硅橡膠柔性壓磁復(fù)合材料。利用css-3901d電子蠕變松弛試驗(yàn)機(jī)和力磁耦合加載試驗(yàn)機(jī)得到了該復(fù)合材料壓縮性能、蠕變性能和磁感應(yīng)強(qiáng)度的變化規(guī)律,分析了環(huán)境溫度、白炭黑含量和熱處理工藝等對材料力學(xué)性能和初始磁導(dǎo)率的影響。結(jié)果表明,氣相白炭黑含量對該復(fù)合材料力學(xué)性能影響較大,而對非晶粉熱處理工藝的影響較小;非晶粉的熱處理可提高該復(fù)合材料的初始磁導(dǎo)率,降低磁阻抗效應(yīng)。

以聚丁烯膠乳(pbl)與有機(jī)蒙脫土(ommt)為復(fù)合改性劑改性乳化瀝青,通過正交實(shí)驗(yàn)考察了復(fù)合改性劑配比對改性乳化瀝青性能的影響。結(jié)果表明,當(dāng)復(fù)合改性劑的最佳配比為pbl質(zhì)量分?jǐn)?shù)2%(干基)、ommt質(zhì)量分?jǐn)?shù)1%時(shí),改性乳化瀝青的綜合性能最佳;pbl對改性乳化瀝青的低溫性能影響較大,5℃延度明顯增大;ommt對改性乳化瀝青的高溫性能作用明顯,表現(xiàn)為針入度的降低和軟化點(diǎn)的提高,特別是改善了貯存穩(wěn)定性能。