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基于真空辅助树脂传递模塑成型不同纤维形态竹纤维复合材料性能研究

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复合材料学报 2022年第6期39卷 2930-2940页

作者：施江靖陈红张文福吴婕妤徐祥南京林业大学家居与工业设计学院南京210037 浙江省林业科学研究院杭州310023

为探索不同形态竹纤维(BF)对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)过程中环氧树脂(EP)浸渍纤维效果及BF/EP复合材料性能的影响,采用经机械碾压2次、3次、4次得到3种不同形态的BF(BF-2、BF-3和BF-4),通过湿法层铺工艺将BF制作成竹纤维毡(BFM)... 详细信息

为探索不同形态竹纤维(BF)对真空辅助树脂传递模塑成型(VARTM)过程中环氧树脂(EP)浸渍纤维效果及BF/EP复合材料性能的影响,采用经机械碾压2次、3次、4次得到3种不同形态的BF(BF-2、BF-3和BF-4),通过湿法层铺工艺将BF制作成竹纤维毡(BFM),再利用VARTM制备出纤维含量为45wt%的复合材料BF-2/EP、BF-3/EP和BF-4/EP。采用ESEM、超景深显微镜、力学试验机、TG、DMA和Micro-CT对BF、BFM和BF/EP复合材料性能进行表征。研究结果表明:随纤维长度减小、纤维分离度增加,导致湿法层铺成型的BFM蓬松度降低,树脂注射难度增大,BFM-4在树脂注射时会发生纤维堆积,BF-3/EP复合材料吸水率最低。BF-2的长度较长、分离度低,虽保持了BF束自身结构与性能,但是与树脂界面结合性能差,长度与分离度适中的BF-3制备的复合材料力学性能最佳,弯曲强度、弹性模量、剪切强度和冲击韧性分别为97.90 MPa、7.2 GPa、17.01 MPa和8.11 kJ/m^(2)。BF加速了BF/EP复合材料的热解,BF-4/EP复合材料因BF-4中半纤维素含量少,热解温度有所提高。BF能够提升EP的刚性,BF-3与树脂界面结合最佳,孔隙体积占比仅为0.04%,BF-3/EP复合材料储能模量最大值高达5198 MPa。使用VARTM制备BF/EP复合材料时,BF尺寸与分离度是影响纤维与树脂界面结合性能和BF/EP复合材料性能的关键因素。

关键词：竹纤维湿法层铺工艺 VARTM 纤维形态竹纤维复合材料

再生纸浆与高得率浆纤维形态和强度性能的差异分析

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中国造纸 2023年第2期42卷 43-49页

作者：张灿灿万金泉马邕文李擘闫志成许银川张光林冉虎华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640 郑州运达造纸设备有限公司河南郑州451100 广州瑞辰星生物技术有限公司广东广州510530 东莞建晖纸业有限公司广东东莞523220

本研究深入探讨了国产废纸浆、美废12#和阔叶木高得率浆的纤维形态和物理强度性能。结果表明,高得率浆与国产废纸纤维形态分布近似,但纤维长度较短,细小纤维含量较高;干、湿零距抗张强度性能接近,2种纤维的强度相差不大,但与美废12#相... 详细信息

本研究深入探讨了国产废纸浆、美废12#和阔叶木高得率浆的纤维形态和物理强度性能。结果表明,高得率浆与国产废纸纤维形态分布近似,但纤维长度较短,细小纤维含量较高;干、湿零距抗张强度性能接近,2种纤维的强度相差不大,但与美废12#相比存在较大差距,其中湿零距抗张指数比美废12#低21%左右。国产废纸浆、美废12#和高得率浆的结晶指数分别为76%、72%和68%。2种再生纸浆灰分含量高,国产废纸浆的灰分为美废12#的3倍左右。多次回用后,2种再生纸浆纸张强度性能下降趋势较大,高得率浆纸张性能下降趋势较平缓。

关键词：废纸再生纸浆高得率浆纤维形态物理性能

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广西10种野生竹材的纤维形态及结构研究

中国造纸 2024年第5期43卷 44-51页

作者：肖玉英刘梦茹师莉升秦晓李雅歌李杰林丽婵邓旭方李海龙华南理工大学轻工科学与工程学院广东广州510640

对广西10种野生竹材:青皮竹、沙罗单竹、撑篙竹、大绿竹、壮绿竹、清甜竹、花吊丝竹、油竹、耳垂竹、甲竹的纤维形态及结构进行了研究。结果表明,广西10种野生竹材纤维整体直且细长,花吊丝竹的纤维长度(3.19 mm)最长;10种野生竹材的纤... 详细信息

对广西10种野生竹材:青皮竹、沙罗单竹、撑篙竹、大绿竹、壮绿竹、清甜竹、花吊丝竹、油竹、耳垂竹、甲竹的纤维形态及结构进行了研究。结果表明,广西10种野生竹材纤维整体直且细长,花吊丝竹的纤维长度(3.19 mm)最长;10种野生竹材的纤维密度分布在1.20~1.45 g/cm^(3)之间,其中青皮竹纤维的密度最小,为1.21 g/cm^(3);10种野生竹材纤维的微纤丝角分布在8°~11°之间。

关键词：野生竹材纤维形态微纤丝角冷冻电子显微镜

不同竹龄和部位对毛竹纤维形态及结晶度的影响

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浙江农林大学学报 2023年第2期40卷 446-452页

作者：牛思杰王娜崔百祥王传贵武恒张双燕安徽农业大学林学与园林学院安徽合肥230036

【目的】研究竹龄与部位对毛竹Phyllostachys edulis纤维形态及结晶度的影响,为实现毛竹在制浆造纸、竹纺织品等工业生产中的高效选材利用提供基础数据。【方法】采用纤维离析法,借助普通光学显微镜,测定纤维形态;通过Segal法计算相对... 详细信息

【目的】研究竹龄与部位对毛竹Phyllostachys edulis纤维形态及结晶度的影响,为实现毛竹在制浆造纸、竹纺织品等工业生产中的高效选材利用提供基础数据。【方法】采用纤维离析法,借助普通光学显微镜,测定纤维形态;通过Segal法计算相对结晶度。【结果】竹龄主要影响竹材的纤维长度,纤维长度随竹龄的增长而增大,且80%的纤维长度为1 000~2 500μm,属长纤维。轴向高度对毛竹材纤维形态的影响较小,纤维壁腔比、长宽比在3个取样部位间差异显著(P纤维长度未见显著差异。径向纤维长度从大到小依次为竹肉、近竹青、近竹黄;结晶度与竹龄无明显关系,径向上由近竹黄到近竹青呈现递增趋势。在影响竹材纤维形态的因子中,竹龄贡献率最大,影响最为明显。【结论】毛竹纤维形态受竹龄影响最大,受径向取样部位影响明显,轴向高度影响较小,所有部位纤维可用于工业生产,建议将竹龄作为原材料筛选的优先指标。

关键词：毛竹纤维形态壁腔比纤维长度纤维长宽比结晶度

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秦黑杨新品种木材纤维形态及其材性研究

西北林学院学报 2023年第6期38卷 276-281页

作者：窦延光吕凯良赵泾峰冯德君朱盈妍陕西省林产品质检与产业服务保障中心陕西西安710082 西北农林科技大学林学院陕西杨陵712100

通过方差分析和多重比较,对产于西北农林科技大学渭河试验站9年生的秦黑杨1号、秦黑杨2号、陕林3号的纤维形态及材性进行研究。秦黑杨1号、秦黑杨2号、陕林3号杨木的纤维长度分别为1317.18、1201.32、1317.72μm;木纤维长宽比分别为49.0... 详细信息

通过方差分析和多重比较,对产于西北农林科技大学渭河试验站9年生的秦黑杨1号、秦黑杨2号、陕林3号的纤维形态及材性进行研究。秦黑杨1号、秦黑杨2号、陕林3号杨木的纤维长度分别为1317.18、1201.32、1317.72μm;木纤维长宽比分别为49.08、45.29、47.30;气干密度分别为0.551、0.502、0.623 g/cm^(3);体积干缩系数分别为0.541%、0.472%、0.513%;顺纹抗压强度分别为46.258、42.582、53.310 MPa;抗弯强度分别为87.558、85.000、105.336 MPa;抗弯弹性模量分别为10441.514、10830.987、13523.756 MPa。结果表明,木纤维长度秦黑杨1号和陕林3号相近,大于秦黑杨2号;木纤维长宽比秦黑杨1号大于陕林3号,秦黑杨2号最小;2种秦黑杨新品种的气干密度与材性均小于陕林3号,干缩系数秦黑杨1号最大,陕林3号次之,秦黑杨2号最小。为探讨秦黑杨木材的用途,综合分析秦黑杨纤维形态及材性指标,3种杨木均可作为造纸和纤维工业用材,且秦黑杨1号综合性能要优于陕林3号和秦黑杨2号;作为结构用木材,陕林3号性能优于秦黑杨1号和秦黑杨2号新品种。

关键词：秦黑杨纤维形态木材材性

莜麦秸秆不同部位组织结构、细胞形态及化学成分分析

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林产化学与工业 2024年第3期44卷 21-29页

作者：蒋龙韦家慧任浩翟华敏南京林业大学轻工与食品学院江苏南京210037

根据脱籽莜麦秸秆宏观特性不同将其分为节间、节、穗轴、叶、叶鞘和稃6个部位,使用光学显微镜、纤维分析仪分析各部位组织结构、细胞形态和纤维质量,测定了各部位的化学成分,并使用染色法和荧光显微镜观察各部位组织内木质素分布情况。... 详细信息

根据脱籽莜麦秸秆宏观特性不同将其分为节间、节、穗轴、叶、叶鞘和稃6个部位,使用光学显微镜、纤维分析仪分析各部位组织结构、细胞形态和纤维质量,测定了各部位的化学成分,并使用染色法和荧光显微镜观察各部位组织内木质素分布情况。研究结果表明:节间为莜麦秸秆主要生理部位,质量占比为57.4%。各部位的生物结构和化学组成存在高度不均一性。各组织木质化程度呈现出维管组织>机械组织>薄壁组织的规律,节间、穗轴、节整体木质化程度高于其他3个部位,节间苯醇抽出物和灰分含量低,木质素质量分数较高,为22.5%,细胞组成最为简单,纤维细胞含量高、纤维质量好,最具作为木质纤维原料进行生物炼制的潜力。

关键词：木质纤维素显微结构纤维形态木质素分布化学分析

铺丝成形复合材料格栅筋条的纤维形态与弯曲性能评价

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中国机械工程 2021年第23期32卷 2823-2831页

作者：赵聪肖军周来水安鲁陵南京航空航天大学机电学院南京210016 南京航空航天大学材料科学与技术学院南京210016

为进一步提高复合材料格栅筋条结构承载效率,提出了基于“剪断-续铺”的格栅节点纤维形态调控方法,采用显微观察、有限元仿真、试验验证的手段,研究了不同剪断续铺层含量和分布位置对复合材料格栅节点处纤维形态和格栅筋条弯曲性能的影... 详细信息

为进一步提高复合材料格栅筋条结构承载效率,提出了基于“剪断-续铺”的格栅节点纤维形态调控方法,采用显微观察、有限元仿真、试验验证的手段,研究了不同剪断续铺层含量和分布位置对复合材料格栅节点处纤维形态和格栅筋条弯曲性能的影响。结果表明,复合材料格栅筋条铺丝成形过程中,合理的非连续铺层在提高筋条极限弯曲载荷的同时,还会在其内部引入伪韧性弯曲行为。仿真结果与试验结果误差小于8%,具有良好的一致性。利用建立的有限元模型分析了含非连续铺层的格栅结构失效机理。综合分析非连续铺层对格栅节点纤维形态、格栅结构弯曲载荷承载能力和力学行为的影响,对于常见格栅筋条,其最优的格栅筋条节点非连续层含量为25%且在节点顶部集中分布。

关键词：先进复合材料格栅结构自动铺丝成形纤维形态非连续铺层性能优化

硫酸盐竹浆杂细胞含量对打浆过程纤维形态的影响

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中国造纸 2023年第6期42卷 1-8,17页

作者：雷利荣董道彬侯轶李广胜华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室广东广州510640

以硫酸盐竹浆为研究对象,利用纤维筛分仪分离竹纤维与杂细胞,对打浆过程中不同杂细胞含量竹浆的纤维形态和特性进行分析,探讨了杂细胞对竹纤维形态的影响。结果表明,杂细胞与竹纤维在打浆中形成的气球状结构相互摩擦,对竹浆性能产生影... 详细信息

以硫酸盐竹浆为研究对象,利用纤维筛分仪分离竹纤维与杂细胞,对打浆过程中不同杂细胞含量竹浆的纤维形态和特性进行分析,探讨了杂细胞对竹纤维形态的影响。结果表明,杂细胞与竹纤维在打浆中形成的气球状结构相互摩擦,对竹浆性能产生影响。相同打浆转数下,杂细胞含量越高,竹浆滤水性能越差,纤维宽度越小。杂细胞在打浆过程中加剧了竹纤维的分丝帚化和细小纤维的产生,且易与竹纤维表面产生的细小纤维缠绕,使竹浆滤水性能降低。

关键词：硫酸盐竹浆打浆气球状结构杂细胞纤维形态

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复合材料格栅结构筋条纤维形态与拉伸性能

南京航空航天大学学报 2024年第3期56卷 478-485页

作者：黄泽栋王坤蔡登安周光明南京航空航天大学航空航天结构力学及控制全国重点实验室南京210016

复合材料格栅结构已大量应用于航空航天飞行器中,探究其力学性能具有重要的工程研究价值。为提高复合材料格栅结构的承载效率,提出一种基于“断筋”处理的纤维形态改善方法,通过有限元分析与试验验证的手段,研究了不同断筋比例对复合材... 详细信息

复合材料格栅结构已大量应用于航空航天飞行器中,探究其力学性能具有重要的工程研究价值。为提高复合材料格栅结构的承载效率,提出一种基于“断筋”处理的纤维形态改善方法,通过有限元分析与试验验证的手段,研究了不同断筋比例对复合材料格栅结构节点处纤维形态和拉伸性能的影响。利用建立的有限元模型分析了断筋处理的复合材料格栅结构拉伸失效机理,仿真与试验结果误差均小于10%。结果表明:在成型过程中适当进行断筋处理,能够显著降低节点处纤维弯曲角度,提高拉伸性能。相较于不进行断筋处理,断筋比例为30%时,拉伸极限载荷提高了24.4%。

关键词：复合材料格栅结构断筋处理纤维形态有限元分析渐进损伤