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玄武岩纤维织物增强砂浆薄板抗弯性能试验研究

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四川建材 2022年第10期48卷 24-25页

作者：陈军锋刘孙文周哲赵超陈渊中交路桥华南工程有限公司广东中山528400 中交路桥建设有限公司北京101107

通过配置不同玄武岩纤维编织网层数的纤维织物增强砂浆薄板(TRM),采用四点弯曲试验,探究玄武岩纤维织物对TRM薄板抗弯性能的影响。研究表明:编织网的布设会增加TRM试件的抗弯刚度,布设3层纤维编织物时对TRM薄板的抗弯刚度提升最明显;玄... 详细信息

通过配置不同玄武岩纤维编织网层数的纤维织物增强砂浆薄板(TRM),采用四点弯曲试验,探究玄武岩纤维织物对TRM薄板抗弯性能的影响。研究表明:编织网的布设会增加TRM试件的抗弯刚度,布设3层纤维编织物时对TRM薄板的抗弯刚度提升最明显;玄武岩织物增韧的砂浆薄板抗弯承载性能主要受纤维织物分布位置及层数的影响,玄武岩纤维编织物的布设可以增加TRM薄板的延性;当编织网为3层时,TRM试件的抗弯承载力高、抗裂性较好。

关键词：玄武岩纤维织物增强砂浆薄板四点弯曲抗弯性能极限承载力

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铺设角度对织物增强复合板材力学性能的影响

棉纺织技术 2022年第7期50卷 10-13页

作者：刘君妹贾立霞河北科技大学河北石家庄050018 河北省纺织服装技术创新中心河北石家庄050018

探讨不同铺设角度制备所得玄武岩纤维织物增强复合板材的拉伸和弯曲性能。以玄武岩纤维织物为增强体,环氧树脂为基体,真空辅助树脂传递模塑工艺制备复合板材。在纤维体积含量相同条件下,织物铺设角度设计为0°、30°、45°,并对各复合... 详细信息

探讨不同铺设角度制备所得玄武岩纤维织物增强复合板材的拉伸和弯曲性能。以玄武岩纤维织物为增强体,环氧树脂为基体,真空辅助树脂传递模塑工艺制备复合板材。在纤维体积含量相同条件下,织物铺设角度设计为0°、30°、45°,并对各复合板材的拉伸和弯曲性能进行测试。结果表明:增强织物的铺设角度对复合板材的力学性能影响显著,织物铺设角度越小,复合板材韧性越低,弹性模量越大,拉伸断裂强度和弯曲破坏载荷也越大,板材承载后表现为脆性破坏;织物铺设角度增大,复合板材承载后表现为塑性破坏,破坏载荷减小。认为:应结合复合板材使用需要设计铺设角度。

关键词：织物铺设角度树脂传递模塑玄武岩纤维织物复合增强板材拉伸性能弯曲性能

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玄武岩纤维织物耐酸碱性试验研究

产业用纺织品 2010年第4期28卷 21-23页

作者：梁凤静杨彩云天津工业大学天津300160

对一种国产玄武岩纤维织物的耐酸碱性进行了试验,研究了在33～35℃温度下0.5、1.0mol/L的盐酸溶液及0.5、1.0mol/L氢氧化钠溶液中经不同时间的腐蚀后三种规格的玄武岩纤维织物力学性能的变化。结果表明,该玄武岩纤维织物有很好的耐酸碱... 详细信息

对一种国产玄武岩纤维织物的耐酸碱性进行了试验,研究了在33～35℃温度下0.5、1.0mol/L的盐酸溶液及0.5、1.0mol/L氢氧化钠溶液中经不同时间的腐蚀后三种规格的玄武岩纤维织物力学性能的变化。结果表明,该玄武岩纤维织物有很好的耐酸碱性,力学性能较稳定,且织物的耐酸性能优于其耐碱性能,证实了玄武岩纤维织物能够在酸碱环境下长期使用,尤其是酸性环境下。

关键词：玄武岩纤维织物耐酸碱性力学性能

石墨烯修饰玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料摩擦性能研究

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石墨烯修饰玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料摩擦性能研究

作者：高静静中北大学

学位级别：硕士

玄武岩纤维织物(BF)增强热塑性复合材料具有力学性能突出,无环境污染,耐磨,耐高温性强和易加工等优点,被广泛应用于军工、航空航天、化工、汽车电子及其它高技术领域。然而,玄武岩纤维表面光滑,没有活性基团,表面能低,导致玄武岩纤维与... 详细信息

玄武岩纤维织物(BF)增强热塑性复合材料具有力学性能突出,无环境污染,耐磨,耐高温性强和易加工等优点,被广泛应用于军工、航空航天、化工、汽车电子及其它高技术领域。然而,玄武岩纤维表面光滑,没有活性基团,表面能低,导致玄武岩纤维与热塑性树脂之间的界面结合性能不好,进而影响了玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料力学及摩擦性能。本文为了提高玄武岩纤维织物增强热塑性复合材料的界面结合性能,一是通过静电自组装方法将氧化石墨烯(GO)附着在BF表面,二是通过聚多巴胺/聚乙烯亚胺(PDA/PEI)共沉积法将GO沉积到BF表面,三是将聚乙二醇(PEG)水热法改性GO(PEG-GO)涂覆于BF表面,并分别研究了相应玄武岩纤维织物增强尼龙6(BF/PA6)复合材料的力学和摩擦性能改性规律。以下是具体的研究内容和结论:(1)采用简单绿色的静电自组装法,利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)处理BF后的带正电荷的BF-NH和带负电荷的不同浓度的GO水溶液制备了GO-BF,FTIR、拉曼、XPS和SEM证实GO浓度为0.8g/L时GO均匀分布于BF表面。GO-BF与PA6树脂是通过叠层模压法制备成BF/PA6复合材料,研究GO浓度对BF/PA6复合材料的力学和摩擦性能的影响规律得出,0.8g/L GO溶液可以使BF/PA6复合材料的弯曲强度,弯曲模量和冲击强度分别提高53.2%,63.44%和43.2%。GO也有效地提高了BF/PA6复合材料的摩擦性能,0.8g/LGO-BF/PA6复合材料的平均摩擦系数和磨损率分别降低了15.2%和41.4%。当GO的浓度为0.8g/L时,BF/PA6复合材料的初始分解温度和在800℃下的残余含量相对于未改性BF/PA6复合材料分别提高了1.6%和16.4%。(2)采用PDA/PEI共沉积法将GO沉积到BF表面制备了GO-PDA/PEI-BF,结构和形貌表征结果表明GO-PDA/PEI-BF被温和并且高效制备。将GO-PDA/PEI-BF与PA6树脂通过叠层模压法制备成复合材料,GO-PDA/PEI-BF/PA6复合材料的弯曲强度和弯曲模量可分别提高56.1%和25.9%,冲击强度提高23.8%。摩擦性能结果表明,GO-PDA/PEI-BF/PA6复合材料的平均摩擦系数和磨损率分别降低21.2%和55.8%。此外,随着GO-PDA/PEI的添加,BF/PA6复合材料的初始分解温度和800℃下的残余含量分别提高2.6%和15.6%。(3)为快速且无损修饰BF织物,将水热法制备的PEG-GO无损涂覆于BF表面制备了PEG-GO-BF,PEG-GO质量分数为0.3wt%时BF表面形貌均匀、稳定。研究不同质量分数PEG-GO修饰BF与PA6叠层模压制得PEG-GO-BF/PA6复合材料的性能表明,0.3wt%PEG-GO-BF/PA6复合材料的弯曲强度、弯曲模量和冲击强度分别提高61.3%、93.5%和20.3%,平均摩擦系数和磨损率分别降低19.1%和58.5%,而初始分解温度和800℃下残余含量分别提高1.8%和23.3%。总体而言,本文采用的静电自组装法、PDA/PEI共沉积法和PEG涂覆法制备的GO修饰BF织物,均有效改善了BF/PA6复合材料的力学性能和摩擦性能,相关研究为纤维织物增强热塑性复合材料界面改性和性能提升提供了新思路,可望为发展高性能纤维增强热塑性复合材料提供借鉴。

关键词：玄武岩纤维织物氧化石墨烯 BF/PA6复合材料力学性能摩擦性能

石墨烯功能粒子及其结构型吸波复合材料制备及性能研究

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石墨烯功能粒子及其结构型吸波复合材料制备及性能研究

作者：许凯中北大学

学位级别：硕士

随着军事科技迅速发展,雷达探测性能变得越来越优异,于此而言,作为战争中的“盾”,吸波材料的使用是防范自身被发现的有效途径,因此,这类材料越来越受到相关领域研究人员的青睐。当今,由于各类高性能纤维的发现,才真正使得结构型材料可... 详细信息

随着军事科技迅速发展,雷达探测性能变得越来越优异,于此而言,作为战争中的“盾”,吸波材料的使用是防范自身被发现的有效途径,因此,这类材料越来越受到相关领域研究人员的青睐。当今,由于各类高性能纤维的发现,才真正使得结构型材料可以代替金属作为受力结构部件。目前,石墨烯可以采用化学镀技术进行金属化功能改性。玄武岩纤维作为一种天然纤维,力学性能、耐腐蚀性能优异,并且价廉易得,经常用于增强复合材料。而环氧树脂力学性能优异,容易成型,便于大规模生产,经常用来当作复合材料的基体,可以与各种高性能纤维制备复合功能性复合材料。因此,本文以化学镀改性的氧化石墨烯为吸波剂,绿色环保的玄武岩纤维为增强纤维,环氧树脂为基体,最终制备了改性石墨烯/玄武岩纤维/环氧树脂复合材料。本文主要研究结果如下所述:(1)以NaHPO为还原剂,柠檬酸钠为络合剂,在NiCl主盐溶液中在一定pH下合成了RGO/Ni复合材料,通过对化学镀时间进行研究,发现时间参数可以调控石墨烯表面镍颗粒附着量。研究表明,使用化学镀在石墨烯表面合成的镍以球状颗粒呈现,并且发现时间参数显著影响镍颗粒的数量以及大小。当反应时间为40 min时,镍颗粒分布均匀,复合材料达到最佳的吸波性能,而对应的材料厚度仅为3.00 mm,有效微波吸收带宽为4.00 GHz,对于雷达经常使用的X波段来说,基本上达到了全频覆盖。此外,当厚度增加到3.50 mm时,最大吸收强度可以达到-51.10 dB。进一步采用四分之一波长理论和改进后的阻抗匹配理论对吸波机理进行了研究。结果发现,RGO/Ni-40的微波吸收性能频率依赖曲线符合四分之一波长理论,稍微偏离了最佳阻抗匹配条件。经过比较分析,发现RGO/Ni-40的吸波性能主要由四分之一波长理论贡献,而阻抗条件所起作用相对较小。(2)以RGO/Ni为吸波剂,通过喷涂的方式附着在玄武岩纤维布表面,制备了吸波涂层。每个吸波涂层都是一个单独的吸波单位,通过对不同浓度吸波涂层进行简单的排列组合设计,研究了五种比较典型的吸波涂层组合。研究结果表明,复合材料中若只含有一层吸波层时,吸波性能较差;而当复合材料中含有三层吸波层时,由于电磁波在吸波涂层间的反射及折射增多,增大了电磁波在材料中的传输路径,所以吸波性能较为优异。研究发现不同浓度吸波涂层的位置对吸波性能的影响也很大,当吸波涂层以浓度梯度的形式进行排列时,吸波性能优异,最大反射损耗为-11.82 dB,有效吸收带宽为3.10GHz,此时的冲击强度达到了188.00 kJ/m,弯曲强度达到了179.80 MPa,对于一些需要承载及隐身性能的应用条件,这种材料基本上满足了力学性能与吸波性能的双重要求。除了通过喷涂的方式选用功能粒子对纤维进行表面处理,还可以采用硅烷偶联剂KH550对玄武岩纤维进行改性,在纤维与功能粒子之间搭建起一座“桥梁”,功能粒子最终牢牢依附在纤维表面。经过改性后,功能粒子在玄武岩纤维布上呈现规则的排列,由此呈现出稀疏的导电网络结构,重叠的导电网络结构使复合材料具备了较好的吸波性能,最大反射损耗为-12.70 dB,有效吸波带宽为3.00 GHz,而且相比于未改性的玄武岩纤维,改性后的纤维表面由光滑变得粗糙,表面可接触面积增多,而且偶联剂改善了纤维与基体间的相容性,因此力学性能也得到了改善,其中冲击强度提高了20%,达到了213.50kJ/m,弯曲强度提高了15%,达到了238.20 MPa。(3)为了继续提高材料的吸波性能,通过设计具有透波层-吸波层-反射层三层结构的功能复合材料,系统研究了采用这种结构后,透波层厚度对复合材料整体吸波性能的影响,研究结果表明:复合材料的RL峰随着材料厚度的增加向低频移动,这说明材料的吸波性能的频率依赖曲线满足四分之一波长理论。由于透波层可以有效引导电磁波进入材料内部,因此透波层厚度对材料吸波性能影响很大,研究发现,透波层的厚度与材料的微波吸收性能并不是单纯的线性关系,而是在一定厚度范围内存在最佳值,当复合材料厚度为5.00 mm时,最大的反射损耗为-15.44 dB,有效吸收带宽为0.90 GHz,此时冲击强度为175.63 kJ/m,弯曲强度为228.23 MPa,基本满足了隐身性能与承载性能的要求。

关键词： RGO/Ni功能粒子化学镀吸波性能结构型复合材料玄武岩纤维织物

石墨涂层厚度对双层涂层玄武岩纤维织物电磁性能和力学性能的影响

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纺织科学与工程学报 2018年第4期35卷 1-5页

作者：刘元军孙嘉瑞叶美晨李玉赵晓明天津工业大学纺织学院天津300387 天津唯多维(天津)科技有限公司天津300608

探讨了石墨涂层厚度对双层涂层玄武岩纤维织物电磁性能和力学性能的影响,结果表明:测试频率范围为0 MHz～1500 MHz时,石墨涂层厚度为2. 0 mm的织物对电磁波的极化能力最强;测试频率范围分别为0 MHz～700 MHz和700 MHz～1500 MHz时,分别... 详细信息

探讨了石墨涂层厚度对双层涂层玄武岩纤维织物电磁性能和力学性能的影响,结果表明:测试频率范围为0 MHz～1500 MHz时,石墨涂层厚度为2. 0 mm的织物对电磁波的极化能力最强;测试频率范围分别为0 MHz～700 MHz和700 MHz～1500 MHz时,分别对应石墨涂层厚度为1. 5 mm和2. 0 mm的织物对电磁波的损耗能力最强;测试频率范围分别为0 MHz～1250MHz和1250 MHz～1500 MHz时,分别对应石墨涂层厚度为1. 5 mm和2. 0 mm的织物对电磁波的衰减能力最强;测试频率范围为0 MHz～40 MHz时,石墨涂层厚度为2. 0 mm的织物对电磁波的屏蔽能力最强;随石墨涂层厚度增加,织物的力学性能随之增强。

关键词：石墨烯石墨玄武岩纤维织物涂层电磁性能力学性能