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连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应.pdf

连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应.pdf

上传者: lcyo 2013-01-31 评分1 评论0 下载0 收藏10 阅读量222 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应pdf》,可适用于个人文书领域,主题内容包含连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应朱明!李明!周玮!邓海金"清华大学材料科学与工程系教育部先进材料重点实验室!北京#$$$’摘要(通过重量变化)力学符等。

连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应 朱 明!李 明!周 玮!邓海金 "清华大学材料科学与工程系 教育部先进材料重点实验室!北京 #$$$%&’ 摘要(通过重量变化)力学性能测试以及 *+,断口分析对实验室制备的连续玻璃纤维增强尼龙"-./01233’在 酸)碱)汽油)机油)丙酮等介质中的行为进行了探讨!发现 -./01233具有良好的耐油性!而酸)碱对其性能影响 较大!极性介质丙酮对其性能也有一定影响4 关键词(复合材料5尼龙5玻璃纤维5介质5腐蚀 中图分类号(67889 文献标识码(1 文章编号(#$$:2:$:8"9$$9’$82$$:$2$: 近几年来!国内外以惊人的速度发展着以通 用塑料和高性能工程塑料为基体的热塑性复合材 料".;60’<#=!连续纤维增强热塑性树脂基复合 材料由于其生产工艺简单)多样)成本低)制品性 能优良等多方面的优点<9=!使其在国际市场上的 地位逐渐提高!在世界范围内正掀起一股研究开 发这种高性能复合材料的高潮<8=4尼龙 33作为 .;60复合材料重要的基体树脂之一<&!:=!对复合 材料的一些性能起着决定性作用!它将纤维粘合 并固定!在纤维间传递载荷!并使载荷均匀5影响 复合材料的耐热性)加工性能)横向性能)剪切性 能)耐环境介质性能等5保护纤维免受损伤4尼龙 33的机械性能和热性能均很优良!但吸水率高) 不耐酸的缺点也可能将制约尼龙 33基复合材料 的使用性能4本论文研究了不同环境介质"#$> ?@AB水溶液)#$>盐酸)C8D无铅汽油):D高速 机械油)丙酮’对优化工艺参数条件下制备的 012 33/-.力学性能的影响4 # 实验部分 EFE 原料 本文采用的无碱无捻粗纱由北京玻璃钢研究 设计总院生产!其规格如表 #所示4尼龙 33辽阳 石油化纤公司生产!粘度 9F%!密度 #F#&G/HI84 EFJ 材料的制备 通过实验室自制成型设备以优化的工艺参数 制备连续纤维增强的 01233层压板4 表 # 玻璃纤维粗纱基本性能指标 6@KLM# NOPI@OQNORNMOSPMTRUSVMGL@TTUPKMO 0ORWXHSPRYSQNM 6MZ *P[PYGI@SMOP@L \RYSMYSRU TP[PYGI@SMOP@L/> ]@SMOO@SPR/> .O@HSXOM TSOMYGSV/,0@ +\##2C3$ C3$^ C3 +YV@YHMIMYSSQNM $F:_9 $F:_#F: ‘9$$ EFa 测试与表征( 测试用的复合材料单向层板用金刚石锯片切 割成一定尺寸的样条!具体条件见表 94 #F8F# 重量变化测试 将制备好的试样放入以下室温介质浸泡( #$>?@AB水溶液)#$>盐酸)C8D无铅汽油):D 高速机械油)丙酮4处理一定时间后取出!观察其 外观形貌!分别测量其重量变化4 收稿日期(9$$92$#2985修订日期(9$$92$:29$ 作者简介(朱明"#Cb&2’!男!硕士4 #F8F9 力学性能测试 经一定时间介质浸泡后取出的试样称重后! 在尽可能短的时间内测试其层间剪切强度!弯曲 强度)弯曲弹性模量4测试条件如表 94 #F8F8 断口形貌分析 小心截取弯曲试样断口!经蒸金后!在 \*,C:$扫描电子显微镜上观察断口形貌4 9 结果与讨论 JFE 腐蚀性介质中 012cc/-.的重量变化 $: 航 空 材 料 学 报 第 99卷 万方数据 表 ! 试验条件表 "#$%&! "&’()*+,-*.)()-*’ "&’()*+(/0& 1#20%&.)2&*’)-* 3-*.)()-*’ 456)02&*(’ 700%/)*+’(#*.#8. 9*(&8%#2)*#8 ’:&#8 ;&*+(:<!=22 >).(:<?22 ;-#.)*+@&%-,)(/<A=22B2)*C 9*.&*(&88#.)6’<!22C 1D9E7FGH F11I!J" KLMMJNIO! ":8&&0-)*( $&*.)*+ ;&*+(:<JJPO=22 >).(:<A!PAQ22 ;-#.)*+@&%-,)(/<J22B2)*C ’0#*<M!22C 9*.&*(&88#.)6’<ABO)*,:C R)@-(8#.)6’<ABA?)*,: 1D9E7FGH F11I!J" KLMMJ?IO! 图A是在五种腐蚀性介质中R7I??BKS的重 量变化率TEBE与处理时间 (的关系图T注<将未 处理试样规定在处理时间为 =U=M:处V以便能在 对数坐标中表示出来WX由图中可以看到VR7I??B KS浸泡在 A=YZ#[D水溶液中的重量变化最大 T增加约 =UJ?YWV但增重主要发生在 !Q:以后V !Q:以内的重量变化很小CR7I??BKS浸泡在机 械油和 A=Y盐酸中的重量变化大小其次V长时间 浸泡在机械油中的重量变化率增加到 =U!Y左 右V而随着在 A=Y盐酸中浸泡时间的增加VR7I ??BKS的重量先快速增加 =UAJY而后逐渐减小 至原重以下T减重 =UAAYWCR7I??BKS浸泡在汽 油和丙酮中的重量随时间的变化很小X 图 A R7I??BKS在不同腐蚀性介质中的重量变化 S)+UA >&)+:(@#8)#()-*’-\R7I?BKS )*.)\\&8&*(,-88-’)@&2&.)62 以上分析表明<盐酸中的 R7I??BKS的重量 先快速增加而后逐渐减小是由于V开始的时候水 对 R7I??BKS的扩散作用大于被盐酸腐蚀的作 用V而随着时间的增加V腐蚀程度逐渐超过了扩散 作用V从而导致了其重量的减小XR7I??BKS的重 量受 Z#[D溶液和机械油的影响较大V而基本不 受汽油]丙酮的影响X U^^ 腐蚀性介质对 R7I__BKS力学性能的影响 图 !和图 M是在五种腐蚀性环境中 R7I??B KS的弯曲强度和弯曲弹性模量与处理时间的关 系图X 图 ! R7I??BKS在不同腐蚀性介质 中弯曲强度随处理时间的变化 S)+U! ‘#8)#()-*-\\%&a68#%’(8&*+:(: #’#\6*,()-*-\()2&\-8R7I??BKS )*.)\\&8&*(,-88-’)@&2&.)62 图 M R7I??BKS在不同腐蚀性介质中 弯曲弹性模量随处理时间的变化 S)+UM ‘#8)#()-*-\\%&a68#%2-.6%&’ #’#\6*,()-*-\()2&\-8R7I??BKS )*.)\\&8&*(,-88-’)@&2&.)62 由图中可以看到VA=YZ#[D水溶液和 A=Y 盐酸对 R7I??BKS的弯曲强度的影响最大V随着 在这两种溶液中处理时间的延长V弯曲强度逐渐 AJ第 M期 连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应 万方数据 降低!一周后降至原来的 "#$%&’())*+,浸泡 在 -.$盐酸中比在 -.$/012水溶液中的弯曲 强度更低%浸泡在汽油3机油和丙酮中的 &’())* +,的弯曲强度随浸泡时间的变化很小%在短期 4#56以内7!弯曲强度不受各种腐蚀性介质的影 响!变化很小8就弯曲弹性模量而言!总的看来!在 各种环境介质中的变化不大%在 -.$盐酸中 &’( ))*+,的弯曲弹性模量随着时间的增加有较为 明显的下降4一周后下降至原来的 9:$7%在 -.$ /012水溶液3汽油和机油中 &’())*+,的弯曲 弹性模量随时间的增加而无较明显的变化%在丙 酮中 &’())*+,的弯曲弹性模量比其它介质中 要低4下降至原来的 9-$7!但模量相对未处理时 的降低值基本保持不变8 图5是在五种腐蚀性环境中&’())*+,的层 间剪切强度与处理时间的关系图8由图中可以看 到!在 -.$/012水溶液和 -.$盐酸中!&’())* +,的层间剪切强度随着处理时间的增加而降 低!且二者相比!用盐酸处理的 &’())*+,的层 间剪切强度降低得更多4一周后降低了 #:$7%机 油处理的 &’())*+,的层间剪切强度略高于未 处理的 &’())*+,!且基本不再随着时间而变化% 在汽油和丙酮中!&’())*+,的层间剪切强度基 本不随时间的增加而变化!汽油处理的略低于未 经处理的!丙酮处理的略高于未经处理的8 图 5 &’())*+,在不同腐蚀性介质中 层间剪切强度随时间的变化 ,;<=5 >0?;0@;ABAC;B@D?E0F;B0?G6DD?;B< G@?DB<@60G0CHBI@;ABAC@;FDCA? &’())*+,;BJ;CCD?DB@IA??AG;KDFDJ;HF 由此可见!盐酸和 /012水溶液使 &’())* +,的层间剪切强度有较大的降低!而机油3汽油 和丙酮对 &’())*+,材料的层间剪切强度没有 影响8 综合来看!&’())*+,在盐酸中的弯曲性能 下降最明显!在 /012溶液3丙酮中的弯曲性能 下降次之!在汽油3机油中的弯曲性能基本不下 降8这种趋势与尼龙具有良好的耐油性!而耐酸3 碱性较差是一致的8 L=M 腐蚀性介质对 &’(NN*+,断口形貌的影响 图O是不同腐蚀性介质浸泡后&’())*+,弯 曲破坏的 PQR 微观断口形貌!由图可见!-.$ /012水溶液对树脂基体产生了破坏作用!部分 拔出的纤维裸露!表明纤维S树脂界面也受到一 定程度的破坏%-.$盐酸则主要对纤维S树脂界 面产生破坏!有长段的纤维脱粘拔出现象%汽油也 对纤维S树脂界面产生破坏!但纤维脱粘拔出的 数量较少%机油对纤维S树脂界面和树脂基体本 身的影响很小!纤维上都残留着树脂%丙酮的影响 主要表现在纤维S树脂界面的破坏上!但也只有 少量的纤维裸露!大部分仍然残留着树脂8 PQR断口分析表明!/012同时破坏树脂基 体和界面粘接!盐酸主要是破坏纤维(树脂界面! 汽油3丙酮也轻微破坏了纤维树脂界面!机油对纤 维(树脂界面和树脂基体本身的影响很小8 : 结论 由表 :可以看出!由于基体尼龙 ))不耐盐酸 腐蚀!使得 &’())*+,复合材料在盐酸环境中的 综合力学性能大大降低%/012水溶液环境对 &’())*+,复合材料的力学性能也有较大的不利 影响%丙酮环境对 &’())*+,的力学性能的影响 虽不及酸3碱大!但也有一定程度的不利影响!主 要表现在弯曲性能的小幅下降%由于复合材料基 体尼龙 ))耐油性很好!故而汽油和机油环境对 &’())*+,复合材料的综合力学性能几乎没有影 响8 表 : 介质对复合材料的破坏程度 T0UED: VD<?DDACWAFXAG;@DGJ0F0<DUY J;CCD?DB@IA??AG;KDFDJ;HF RDJ;HF V0F0<DAC@6D XAEYFD?F0@?;Z V0F0<DAC@6D XAEYFD?(C;U?D;B@D?C0ID /012 P;[0UED P;[0UED 2WE R;BA? P;[0UED +0GAE;BD ’EFAG@BA@ R;BA? ’ID@ABD ’EFAG@BA@ R;BA? R0I6;BDA;E ’EFAG@BA@ ’EFAG@BA@ #O 航 空 材 料 学 报 第 ##卷 万方数据 图 ! 不同腐蚀性环境中 "#$%%&’(弯曲破坏的 )*+微观断口形貌 (,-.! )*+ /,012-1345627"#$%%&’(789:;138<3/3-9,=<,77919=>021126,?9/9<,;/ @3ABCD E3FG628;>,2=H@IABCD 5J<1205821,030,<H@0AKLM -3628,=9H @<A!M /305,=92,8H@9A309>2=9 参考文献N OBP李凌 .连续纤维增强热塑性树脂基复合材料OQP.纤 维复合材料RBKKS.B%@SANBCTBU. OVPW#X#YW Z [9305.Z2=>,=;2;6(,I91\9,=72109< ]591/24836>,0+3>1,:Z2/426,>9O+P.^ )#N"Z,=$ >91=3>,2=38RBK__RBTKB. OLP朱月兰R葛巧珍 .纤维增强热塑性复合材料的发展及 应用OQP.化工新型材料RBKKLRBB@BANBTS. OSP‘#Y[*a\)RW#XY*)+ R+FF\*W\."120966,=- 412491>J053130>91,6>,0672182=--83667,I1919,=$ 72109<428J3/,<9OQP.Z2/426,>96RBK_KRVC@!ANS!LT S%C. O!PW#X#YW Z [9305.Z2=>,=;2;6(,I91\9,=72109< ]591/24836>,0+3>1,:Z2/426,>9O+P.^ )#N"Z Y=>91=3>,2=38RBK__RBTKB. L!第 L期 连续玻璃纤维增强尼龙的介质腐蚀效应 万方数据 !"#$%&’()*+,-&./&01&’"-’#&#/23+//40-()..)-’0&.1)$ 5%3&’-’1&..&/-,)6)$-#6 789:;<=> ?@:;<=> 78A9BC;> DEFG8H;IJ;< KDCLHMNOC<NPQ:HNCM;HRSTU;C<UCH<VE<=;<CCM;<=>WS;<=XYH9<;ZCMS;N[>\C[?H]PQ^ VZH<UCV:HNCM;HRS>_C;J;<=‘aaabc> dX;<He f(/".+1"g@<NX;SSNYV[>][H<HR[h;<=iC;=XNV;QQCMC<UCS>NCSN;<=OCUXH<;ULMPLCMN;CSH<VUP<VYUN;<=TE: H<HR[hCS>;N;S QPY<VNXHNUP<N;<YPYS=RHSSIQ;]CMMC;<QPMUCVF[RP<KGjkl^ ImmeXHS=MCHNP;RILMPPQLMPLCMN;CS]YN;SSNMP<=R[VHOH=CV][ HU;V;UH<V R^nHRCSUC<UCOCV;YO>HRSP>;N;SSR;=XNR[HQQCUNCV][NXCLPRHMOCV;YOIHUCNP<C o)%p&.$/gdPOLPS;NCqF[RP<q=RHSSIQ;]CMqOCV;YOqUPMMPS;P< r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r r K上接第 cs页e t)u&/-"-&’&00)..&)3)1".-1/v-5(wx0-36/p-"*-’")’/) u#3/)$)3)1".&’()+6+(3+"-&’ 8^ F?;IJY<‘> W^ Fy;IL;<=‘> z@^FG{;<=IR;PY| K‘}DCL}AQ:HNCM;HRSTU;C<UCH<VE<=;<CCM;<=>_C;J;<=9<;}AQ^ CMP<HYN;USH<V S^NMP<HYN;US>_C;J;<=‘aaab~>dX;<Hq |}DCL}AQ^ LLR;CVlX[S;US>_C;J;<=9<;}AQ^ CMP<HYN;USH<V S^NMP<HYN;US>_C;J;<=‘aaab~>dX;<He 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2002,22(3) 引用次数: 0次 参考文献(5条) 1.李凌 连续纤维增强热塑性树脂基复合材料 1994(4) 2.DAVAID C Leach Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Matrix Composite 1988 3.朱月兰.葛巧珍 纤维增强热塑性复合材料的发展及应用 1993(1) 4.BAILEY R S.DAVIES M.MOORE D R Processing property characteristics for long glass fibre reinforced polyamide 1989(5) 5.DAVAID C Leach Continuous Fiber Reinforced Thermoplastic Matrix Composite 1988 相似文献(10条) 1.期刊论文 林志勇.杨俊.肖凤英.钱浩.曾汉民 炭纤维表面官能团异氰酸酯化及阴离子接枝尼龙6研究-- (Ⅱ)接枝对CF/PA6复合材料中尼龙6等温结晶动力学的影响 -高分子材料科学与工程2004,20(2) 利用差示扫描量热仪(DSC)研究了炭纤维(CF)表面官能团异氰酸酯化及其阴离子接枝尼龙6(PA6)对CF/PA6复合材料中PA6的等温结晶动力学的影 响.结果表明,PA6的等温结晶过程主要为成核作用控制;未接枝的CF对PA6结晶起异相成核作用,提高了PA6的结晶速率;表面阴离子接枝PA6的CF对 PA6结晶仍起异相成核作用,但由于增加了复合材料的界面粘结作用,同时又会阻碍PA6分子链的迁移运动,导致表面阴离子接枝PA6的CF/PA6复合材料 中PA6组分的结晶速率虽比纯PA6大,但比未接枝PA6的CF/PA6复合材料小,且结晶度也有所下降. 2.期刊论文 何素芹.陈志坤.李宏鹏.刘文涛.吴刘锁.朱诚身.He Suqin.Chen Zhikun.Li Hongpeng.Liu Wentao .Wu Liusuo.Zhu Cheng shen 蛭石填充尼龙66复合材料的结构与性能研究 -化工新型材料2008,36(10) 通过熔融共混法制备了一系列蛭石填充尼龙66复合材料,测试了复合材料的力学性能,用SEM、DSC、WAXD和HAAKEⅡ高压毛细管流变仪等方法研 究了复合材料的微观结构、非等温结晶过程和结构、流变性能.结果表明:蛭石的加入提高了尼龙66的拉伸性能和弯曲性能.随蛭石填充量的增加,尼 龙66复合材料的拉伸强度变化不大,均提高了约12%;弹性模量、弯曲强度和弯曲模量基本呈线性上升趋势,当填充量为26%时,分别提高了116%、 32%、55%;当填充量小于16%时,冲击强度降低不多,但填充量大于16%时,冲击强度降低较多;蛭石对尼龙66具有有效的异相成核的作用.与纯尼龙66相 比,蛭石填充复合材料的结晶温度升高,过冷度降低,结晶峰半高宽减小,半结晶周期减小;蛭石在尼龙66基体中分散较均匀,部分蛭石粒径在纳米级 ,蛭石与尼龙66树脂之间有较好的粘结作用;蛭石的加入使尼龙66非牛顿指数减小,尼龙66对剪切力敏感性下降. 3.学位论文 李娟 碳纳米管/尼龙6复合材料的结构与性能研究 2006 采用酸化-酰氯化方法在多壁碳纳米管表面接枝己二胺,用FT-IR、Raman、TEM和SEM等手段对产物的结构和性能进行表征。结果表明,经过酰 氯活化,己二胺比较容易被接枝到碳纳米管表面。在处理过程中,碳纳米管的结构与形态发生了很大变化,酸化使得碳纳米管形成紧密结实的块状 结构,而接枝胺使碳纳米管重新变得松散。对处理过程分析后认为接枝上的己二胺链段插入到碳纳米管之间,使得酸化处理中由于氢键作用而形成 的紧密堆砌结构被自发撑开,因此导致了碳纳米管形态的变化。 通过熔融共混法制备了碳纳米管/尼龙6复合材料,用SEM、TEM和OM相结合的 手段对不同方法处理的碳纳米管在尼龙6中的分散状况进行研究。结果发现胺功能化处理使碳纳米管在尼龙6基体中分散比原始碳纳米管均匀,而酸 化碳纳米管在尼龙6中以较大的块状结构存在,分散最差。这说明松散的结构和相容性好的表面有助于碳纳米管的分散。另外从断面形貌可以看出 ,胺化处理提高了碳纳米管与尼龙6之间的界面粘结。 碳纳米管的加入对尼龙6的结晶行为产生了很大影响。首先采用DSC和XRD法对碳纳米管 /尼龙6复合材料等温结晶和熔融行为进行研究,用Avrami和Lauritzen-Hoffman方法对动力学过程进行分析。发现碳纳米管对尼龙6有着较强的异相 成核作用,使得复合材料中尼龙6结晶速率加快;但是碳纳米管的存在同时又阻碍了尼龙6分子链的自由运动,使得球晶尺寸变小,原始碳管的影响 比胺化碳管更明显。随着碳管含量的增加,对尼龙6结晶的影响也越大。对等温结晶样品的熔融行为研究发现,所有的样品在较低的结晶温度下呈 熔融双峰,而在较高的结晶温度下出现了三个熔融峰,这主要是由于尼龙6不同尺寸和完善程度的结晶以及升温过程中的再结晶和再熔融引起的。 碳纳米管对尼龙6的晶态结构影响较小,但是使尼龙6晶片增厚。复合材料的表观平衡熔点低于纯尼龙6的平衡熔点。 采用DSC法对碳纳米管 /尼龙6复合材料非等温结晶和熔融行为进行研究,用Jeziorny、Ozawa和Mo模型对非等温结晶动力学进行处理。结果表明Ozawa和Jeziorny方法在分 析非等温结晶过程时存在一定偏差,而Mo方法能够比较好 地处理尼龙6及其复合材料的非等温结晶动力学。碳纳米管的存在对成核机理和 结晶增长产生了很大的影响。虽然碳纳米管对尼龙6有异相成核的作用,但是同 时也阻碍了尼龙6分子链运动,使得复合材料的结晶速率低 于纯尼龙6,这与等 温结晶的结果是相反的,说明非等温结晶过程更为复杂。非等温结晶样品也出现 了熔融多峰,多峰的出现与冷却 速率有关。低温峰对应着尼龙6的γ晶型,而高 温峰对应着尼龙6的α晶型。碳纳米管的存在促进尼龙6的α晶型生成,使得 复合材料 在较高冷却速率下也能形成以α晶型为主的结构。 采用XRD、DSC及PLM相结合的方法研究了碳纳米管对尼龙6晶态结构的 影响。结果显 示尼龙6及其复合材料中都出现了多晶结构,这种结构的出现与碳 管含量和降温速率有关。更多的碳管和缓慢的降温速率有助于α晶型生成 。由于 碳纳米管平滑的管状结构与α晶型的平面结构比较接近,因而促进了α晶核附 着生长。尼龙6的结晶度随降温速率提高而降低 ,但是复合材料的结晶度随降温 速率的提高先降低后升高。碳纳米管的异相成核作用和对尼龙6分子链运动的阻 碍导致了这种反常的 变化。在不同的温度退火后发现,碳纳米管促进尼龙6的 γ-α晶型转变。在160退火后样品中都出现退火峰,而且退火峰温度为:胺化 碳管/尼龙6>原始碳管/尼龙6>纯尼龙6,这与从熔融态直接结晶不一样,主要是 因为退火条件下尼龙6分子链段运动受限造成的。接枝己 二胺提高了碳纳米管与 尼龙6之间的相容性,削弱了碳纳米管对尼龙6结晶和熔融行为的影响。 力学性能研究表明,原始和酸化碳管使 复合材料拉伸强度降低较大,少量胺 化碳管可以使复合材料拉伸强度提高,而且提高了复合材料的模量,但是复合材 料的断裂伸长率 普遍降低。这种差别是因为胺化碳管在尼龙6分散比较均匀,与 尼龙6的相互作用较强。由于碳纳米管对尼龙6结晶度和自由体积的影响,使 得 复合材料的动态模量变化并不明显。碳纳米管的存在破坏了尼龙6分子间的氢键 作用,因此降低了复合材料的玻璃化转变温度,胺 化处理提高了碳管和尼龙6之 间的作用力,减小了玻璃化转变温度的降低程度。碳管含量较低时,复合材料的 表观黏度低于纯尼龙 6,碳管含量较高时得到了相反的结果。热性能研究表明, 碳纳米管提高了尼龙6在空气中的热稳定性,但是对尼龙6在氮气中的热稳定性 影响不大。碳纳米管优异的热稳定性是产生这种变化的主要原因。 4.期刊论文 刘利国.葛世荣.Liu Liguo.Ge Shirong 氧化物/尼龙1010复合材料滚动疲劳行为研究 -润滑与密 封2006(11) 以我国自主研制的尼龙1010为基体,氧化铁(Fe3O4)和氧化铜(CuO)为增强剂,进行氧化物/尼龙复合材料的滚动疲劳实验,研究氧化物/尼龙复合 材料的滚动疲劳机制.通过实验发现周期性应力导致在材料临界深处形成显微裂纹和显微空穴成核,裂纹扩展导致形成片晶形磨屑,显微裂纹和显微 空穴成核是剥层磨损的主要因素.氧化物颗粒割裂了尼龙1010的基体,在接触应力和摩擦热的复合作用下,表面金属氧化物颗粒由于复合材料表面界 面疲劳开裂而剥落,形成表面疲劳.30%CuO/尼龙1010复合材料的抗滚动疲劳磨损性能最好,疲劳磨损量只有尼龙的70%左右; 10%Fe3O4/尼龙1010复合 材料耐磨性能最差,滚动疲劳磨损量是尼龙的2.4倍. 5.期刊论文 张士华.陈光.崔崇.米成.于静静.ZHANG Shi-hua.CHEN Guang.CUI Cong.MI Cheng.YU Jing-jing 玻璃纤维增强MC尼龙复合材料的摩擦磨损性能研究 -摩擦学学报2006,26(5) 通过碱催化阴离子聚合反应制备玻璃纤维增强单体浇铸尼龙复合材料(GFMCPA),在MM-200型摩擦磨损试验机上研究了在干摩擦和水润滑条件下 ,不同玻璃纤维含量对尼龙复合材料摩擦磨损特性的影响,并借助扫描电子显微镜观察其磨损表面形貌.结果表明:玻璃纤维含量对尼龙复合材料的摩 擦性能具有显著影响;玻璃纤维质量分数达到30%后复合材料具有较好的耐磨性;在水润滑条件下,复合材料的摩擦系数和磨损量较干摩擦时大幅度降 低;玻璃纤维含量低的尼龙复合材料的磨损机制主要为粘着磨损和磨粒磨损;玻璃纤维含量高的尼龙复合材料的粘着磨损减少,磨损机制主要表现为 磨粒磨损和疲劳磨损. 6.学位论文 林志勇 碳纤维表面阴离子接枝尼龙6及其碳纤维/尼龙6复合材料界面效应 2002 复合材料的界面层及其优化设计,即复合材料界面工程,是复合材料研究的一个重要领域.我们综合了Plueddemann的偶联剂“必须成为树脂的一 部分”及其碳纤维表面处理方法,考虑到必须成为树脂的一部分,最好的方法可能就是树脂本身,在总结了前人大量工作的基础上,提出了在碳纤维表 面引入化学键键合并具有长化学链的方法,即碳纤维表面阴离子接枝尼龙6及其对碳纤维/尼龙6复合材料界面效应的影响这一项目,研究了碳纤维表 面阴离子接枝尼龙6方法,即设计了纤维表面既有化学键键合,又与树脂良好相溶的碳纤维导致的界面层对热塑性CF/PA6复合材料的结晶、熔融、界 面横晶、力学性能与破坏形态的影响.讨论了碳纤维表面阴离子接枝尼龙6对CF/PA6复合材料结晶动力学、尼龙6晶型、界面化学性质对横晶的影响 及复合材料力学性能与破坏形态的影响. 7.期刊论文 李国禄.王昆林.刘金海.刘家俊.崔国平 铸型尼龙及其复合材料的摩擦学性能和晶型转变 -高分子 材料科学与工程2001,17(6) 利用MM-200摩擦磨损试验机研究了在干摩擦和水润滑条件下铸型尼龙(MC尼龙)及其复合材料的摩擦磨损性能,并利用红外光谱分析了材料在不 同磨损条件下发生的物理化学变化.研究结果表明,在干摩擦条件下,当载荷与速度的积(Pv值)小于84 N@m/s时玻璃纤维增强MC尼龙复合材料 (GF/MC)的摩擦系数和磨损率都比MC尼龙低;当Pv值大于84 N@m/s时,GF/MC的摩擦系数略高于MC尼龙,而磨损率则远大于MC尼龙,随Pv值的改变,磨损 机理发生了变化.在水润滑条件下二者的摩擦系数降低,GF/MC的耐磨性比纯基体显著提高.光谱分析表明,MC尼龙及其复合材料在摩擦过程中会发生 晶型转变,在干摩擦后α晶型减少,γ晶型增多,在水润滑后a晶型增多,而γ晶型减少 8.期刊论文 谷李华.王玉林.万雪飞 碳纤维增强MC尼龙复合材料吸湿行为研究 -工程塑料应用2005,33(2) 采用液态原位聚合法制备了碳纤维(CF)增强浇铸尼龙(MC尼龙)复合材料,研究了其吸湿行为.分别考察了CF体积分数、CF编织结构和外加载荷对 MC尼龙/CF复合材料吸湿行为的影响.结果表明,随着CF体积分数的增加,复合材料的平衡吸湿率减小;三维编织结构的CF增强MC尼龙复合材料的吸湿 速率及平衡吸湿率均低于长的CF增强MC尼龙;外加载荷使该复合材料的吸湿能力降低. 9.学位论文 方秀苇 原位表面修饰的纳米SiO<,2>/尼龙1010复合材料的制备及性能研究 2008 本文针对纳米SiO<,2>在尼龙基体中分散性问题,用两种不同型号的原位表面修饰的纳米SiO<,2>作为填料,采用熔融共混法和原位聚合法分别 制备出尼龙1010纳米复合材料,并用原位聚合法制备了MC尼龙6纳米复合材料。对制备的几种复合材料的力学性能进行了测试和分析;探讨和推测 了不同表面改性的纳米SiO<,2>和尼龙基体之间的作用机理;表征了纳米粒子在基体中的分散情况;同时侧重对熔融共混法制备的复合材料的微观 结构及结晶熔融行为与热性能进行了详细的分析,阐明了纳米SiO<,2>的不同表面修饰层对复合材料结构和性能的影响。主要研究结果如下: 1.在熔融共混过程中,RNS纳米颗粒的添加有助于提高尼龙1010的拉伸强度、弹性模量、缺口冲击强度和断裂伸长率,很好地改善尼龙1010的力学 性能,在一定的用量范围内时,对尼龙1010具有增强和增韧的双重效果;而DNS纳米颗粒的添加则能够提高基体材料的缺口冲击强度、弹性模量和 断裂伸长率,但会降低材料的拉伸强度。而经过原位聚合法制得的尼龙1010复合材料,无论是RNS型还是DNS型纳米复合材料,它们的韧性和刚性都 会得到进一步增强,但拉伸强度则变化不大。 2.为了研究纳米SiO<,2>与尼龙1010基体之间的界面相互作用,我们对不同类型纳米复合材料 进行了抽提处理,并对抽提产物进行了FTIR表征。结果显示:在熔融共混过程中,RNS表面的有机官能团能够与尼龙1010基体发生反应,形成一种 基于共价键和氢键连接的界面层结构。而DNS不能与尼龙1010基体发生反应,二者仅通过少量的氢键以及物理吸附和链段缠绕发生作用。在纳米复 合材料热稳定性的研究中,DNS和RNS对纳米复合材料热稳定性的影响基本相同,均可提高复合材料的热稳定性,只是RNS的影响要大于DNS,这种差 异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用。 3.在熔融共混过程中DNS和RNS纳米颗粒的添加对尼龙1010基体的熔融和结晶行为有不 同的影响。RNS的加入提高了纳米复合材料的熔融温度,降低了复合材料的结晶温度,对尼龙1010的结晶有一定的促进作用,使复合材料的结晶度 提高;而DNS则使纳米复合材料的熔融温度降低,结晶温度稍有提高,结晶度稍有降低。在晶体结构方面,DNS和RNS纳米颗粒的加入对尼龙1010基 体的结晶形态几乎没有影响。 4.对原位聚合法制备的尼龙1010复合材料进行了SEM、XRD、DSC表征,说明两种型号的纳米SiO<,2>在尼龙中均 能分散均匀;纳米二氧化硅的原位加入改变了尼龙1010的晶型,有利于α晶的形成,而不利于γ晶的生成;复合材料的熔融温度比未改性的纯尼龙 1010提高了4~5左右,这可能与它的结晶形态发生了变化有关;同时使尼龙1010的结晶温度有很大的提高,比纯尼龙1010大约提高了5~8,表 明纳米SiO<,2>的加入作为异相成核点,对尼龙1010的结晶有一定的促进作用,使得结晶过程在较高温度就能进行,说明原位加入纳米SiO<,2>对材 料的熔融结晶行为影响较大。 5.原位聚合法制备了MC尼龙6/纳米SiO<,2>复合材料,在本实验条件下,当加入量少时,纳米SiO<,2>基本不影 响ε-已内酰胺的聚合,因纳米粒子表面修饰层和己内酰胺之间存在氢键作用,与己内酰胺钠之间则存在化学键作用,因此可以实现纳米粒子在体 系中的均匀分散,同时与基体MC尼龙6之间存在一定的界面粘结力,使复合材料可以承受更大拉力或冲击载荷,因而对MC尼龙具有增强、增韧的双 重效果。MC尼龙6及其原位纳米复合材料均呈现典型尼龙6的α晶型衍射峰,说明纳米Si<,2>的加入没有改变尼龙6的晶型。在纳米复合材料热稳定 性的研究中,DNS和RNS均可大大提高复合材料的热稳定性,只是RNS的影响要大于DNS,这种差异主要源于纳米颗粒与基体之间不同的界面相互作用 。 10.会议论文 郑根稳.解孝林.Mai Yiu-Wing MA-SEBS和环氧树脂增韧尼龙6/GF复合材料的研究 2006 采用反应性加工制备了环氧树脂(EP)和马来酸酐接枝氢化苯乙烯/乙烯-丁烯/苯乙烯嵌段共聚物(MA-SEBS)同时改性的尼龙6/玻璃纤维复合材料 ,研究了EP和MA-SEBS对复合材料结构与力学性能的影响.结果表明在尼龙6/GF复合材料中,单独加入环氧树脂或10%或20%的MA-SEBS,尼龙6/GF复合 材料呈脆性断裂.但同时添加EP和MA-SEBS,当MA-SEBS和EP含量分别为10%和1份或MA-SEBS和EP含量分别为20%和0.67份时,复合材料的断裂伸长率 和缺口冲击强度显著增加,EP和MA-SEBS对尼龙6/GF复合材料有协同增韧作用,其原因是EP和MA-SEBS为尼龙6/GF复合材料提供了一个粘接强度适中、 易形变的柔性界面. 本文链接:http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_hkclxb200203013.aspx 下载时间:2010年2月7日

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