有機改性蒙脫土復合材料的流變特性及動態(tài)力學性能

提高力學性能是材料進行復合的主要目的之一。復合材料的常溫力學性能主要取決于增強劑,而高溫力學性能則與基體材料的耐熱性密切相關。界面對復合材料的力學性能具有重要的影響,界面微裂紋的產生、擴展和中止以及剝離等將對復合材料的力學性能產生嚴重的影響。正由于界面影響的復雜性,目前描述復合材料力學性能的公式尚處于經驗或半經驗階段,尚未達到系統(tǒng)理論化程度。

對聚氯乙烯(pvc)/聚氨酯(pu)/蒙脫土(mmt)的成型工藝進行了研究。將mmt利用超聲輻照技術并經攪拌分散于液化4,4′-二苯基甲烷二異氰酸酯中,采用反應擠出一步法制備了pvc/pu/mmt復合材料,并對其力學性能進行了研究。結果表明,螺桿擠出速度為40~50r/min,擠出機均化段溫度為180~190℃是pvc/pu/mmt反應擠出的最佳工藝;當pvc/pu/mmt的配比為100/16/4(質量比,下同)時,材料的綜合性能最佳,沖擊強度達到47.8kj/m2,拉伸強度為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行有機化處理改性,xrd測試結果表明嵌段共聚物插層進入了蒙脫土層間。用熔融共混法制備了聚氯乙烯/蒙脫土復合材料,并研究了鈉基蒙脫土和ep改性的有機蒙脫土對復合材料力學性能的影響。研究結果表明,采用ep對mmt進行改性能夠提高mmt與pvc之間的相容性,pvc-u/mmt-ep復合材料的力學性能得到明顯提高,ep對mmt改性是制備有機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個系列、12種不同配比的混凝土.通過混凝土試塊抗壓、抗折強度實驗,得到同不配合比的混凝土強度值.實驗結果顯示:混凝土試塊的抗壓、抗折強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合材料的流變學性能、繪制了流變曲線,分析其適用的流變模型。結果表明,低水膠比水泥基復合材料表現(xiàn)出典型的脹流型流體特性,bingham模型不能準確表征低水膠比水泥基復合材料的流變特性,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合材料流變特征和工作性能的首要關鍵問題。本文測試了不同膠凝體系的低水膠比水泥基復合材料的流變曲線,分析其適用的流變模型。結果表明:低水膠比水泥基復合材料表現(xiàn)出典型的脹流型流體特性;bingham模型不能準確表征低水膠比水泥基復合材料的流變特性,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復合材料力學性能的影響,通過掃描電鏡sem分析了復合材料的沖擊斷面,結果表明,hdpe-g-mah和tkm-m80共同增容的廢紙漿/hdpe復合材料的力學性能得到明顯提升。sem電鏡分析表明,經hdpe-g-mah和tkm-m80增容后的復合材料,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℃通過氮化反應制備了ca-α/β-sialon結合剛玉復合材料,研究了sialon含量對該復合材料力學性能的影響。結果表明:隨著sialon含量的增加,ca-α/β-sialon結合剛玉復合材料的體積密度降低、氣孔率增大、常溫抗折強度提高;隨著溫度的升高,復合材料的抗折強度先升高后降低,在1000℃時達到最大值。

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地、密度,影響材料強度;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性能的微觀作用機理,舉出了現(xiàn)階段主要的科研成果,總結了木塑材料發(fā)展的不足,并做出了展望。

lsp-8020b樹脂體系是一種復合材料風電葉片專用低粘度不飽和聚酯樹脂體系。采用dsc熱分析技術和黏度實驗方法,研究了樹脂體系的固化特性和流變特性,建立了與實驗數(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,定量預報樹脂體系的低粘度平臺工藝窗口,為該樹脂真空導入模塑工藝參數(shù)優(yōu)化和保證大型復合材料風電葉片整體成型質量提供一定的科學依據(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/蒙脫土復合材料。利用在線紅外測試監(jiān)控了反應過程,表明最終產物中不含游離異氰酸酯。xrd、ft-ir和力學性能測試發(fā)現(xiàn),蒙脫土的加入可以提高密封膠的性能,且與spu形成了插層結構和化學結合,從而使spu/蒙脫土復合材料的性能得以提高。

采用熔體插層法在雙螺桿擠出機中制備了聚丙烯／有機蒙脫土(pp／ommt)納米復合材料,討論了電子束輻照處理對納米復合材料性能的影響。結果表明：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,材料的彈性模量上升,斷裂伸長率明顯下降,整體強度有所上升,材料缺口敏感性增加,缺口沖擊強度下降。

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RTM聚酰亞胺復合材料力學性能研究

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

采用商業(yè)有限元軟件msc.nastran,運用簡單的shell單元對復合材料格柵結構蒙皮和加強筋進行模擬,預測復合材料格柵結構名義縱向拉伸強度/模量,彎曲強度/模量。計算結果表明,隨著復合材料格柵中肋高度的增加,名義彎曲強度/模量和拉伸強度/模量均有下降趨勢。

綜述了國內外界面改性增強塑木復合材料力學性能的研究進展,包括界面改性增強的作用機理、木纖維的表面改性、塑料的表面改性和添加界面相容劑等,并展望了塑木復合材料界面改性研究的未來趨勢。

民用飛機翼身整流罩復合材料面板力學性能研究

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合材料,并對復合材料力學性能進行分析。結果表明:無油墨pp基復合材料的綜合力學性能較好,而含油墨pe-ld基復合材料的沖擊韌性較好。稻秸稈粉作為填料增強無油墨pp復合材料效果最佳,制得稻秸稈粉/pp綜合力學性能較好,而稻殼粉/pp復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驗對鋁合金材料的裂紋進行了修復,研究了修復工藝,并采用數(shù)學和有限元分析的方法分析了含裂紋的鋁合金板材修復前后的力學性能變化情況,同時對比了其他方式的修復后強度,觀察了修復效果,結果表明:修復后鋁合金材料的雙向拉伸性能可恢復到原材料的95%以上,靜強度可恢復到原材料的102.9%.

以硅橡膠為基體、非晶粉fe73.5cu1nb3si13.5b9為增強材料,制備了fe73.5cu1nb3si13.5b9/硅橡膠柔性壓磁復合材料。利用css-3901d電子蠕變松弛試驗機和力磁耦合加載試驗機得到了該復合材料壓縮性能、蠕變性能和磁感應強度的變化規(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性能和初始磁導率的影響。結果表明,氣相白炭黑含量對該復合材料力學性能影響較大,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合材料的初始磁導率,降低磁阻抗效應。

以聚丁烯膠乳(pbl)與有機蒙脫土(ommt)為復合改性劑改性乳化瀝青,通過正交實驗考察了復合改性劑配比對改性乳化瀝青性能的影響。結果表明,當復合改性劑的最佳配比為pbl質量分數(shù)2%(干基)、ommt質量分數(shù)1%時,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的提高,特別是改善了貯存穩(wěn)定性能。