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剑麻纤维素微晶(壳聚糖/聚对苯乙烯磺酸钠)层层自组装及其复合材料的热性能和阻燃性能

曾思华 , 韦春 , 刘红霞 , 谭玉园 , 黄超 , 王武 , 付俊

高分子材料科学与工程

采用层层自组装法,在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面交替吸附壳聚糖(CH)和聚对苯乙烯磺酸钠(PSS)构筑CH/PSS阻燃涂层,采用Zeta电位、热重分析、场发射扫描电镜、垂直燃烧测试和燃烧量热等手段对复合材料的结构和性能进行表征.结果表明,CH/PSS涂层已经成功包覆在SFCM表面;随着吸附CH/PSS层数增加,复合材料的初始分解温度由302℃降低至237℃,残炭率由4.76%提高至27.34%;与纯SFCM相比,SFCM(CH/PSS)5点燃时间延长了1倍,残炭率提高到35.3%,最大热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)分别减少了87%和51.6%,说明构筑的自组装涂层明显提高了SFCM的阻燃性能.

关键词: 层层自组装 , 剑麻纤维素微晶 , 壳聚糖/聚苯乙烯磺酸钠涂层 , 阻燃

可再生CH/PA阻燃涂层对剑麻纤维素微晶的改性

曾思华 , 韦春 , 谭玉园 , 王武 , 付俊 , 刘红霞 , 覃爱苗

材料研究学报

采用层层自组方法在剑麻纤维素微晶(SFCM)表面吸附天然聚电解质壳聚糖(CH)和植酸(PA),构筑可再生CH/PA阻燃涂层,用Zeta电位、热重分析(TGA)、场发射扫描电镜(FESEM)、垂直燃烧测试(VFT)和燃烧量热仪(MCC)等手段对复合材料进行了表征.Zeta电位和FESEM结果显示,在CH和PA吸附过程中电位正负交替变化,SFCM表面局部位置被一层凸起的涂层包覆.TGA和FESEM结果表明,随着CH/PA层数的增加复合材料的初始分解温度由299℃降低至257℃,残炭率由5.41%提高至37.64%,SFCM(CH/PA)5的TG残炭物表面未出现螺旋状收缩,纤维素形貌基本上不变;VFT结果显示,SFCM(CH/PA)5续燃时间(39 s)比纯SFCM(150 s)缩短了111 s.MCC结果表明,SFCM(CH/PA)5的热释放速率峰值(pkHRR)和热释放总量(Total HR)与纯SFCM相比分别减少70.6%和79.2%,表明CH/PA涂层具有明显提高SFCM阻燃性能的作用.

关键词: 复合材料 , 层层自组 , SFCM(CH/PA)n , 热性能 , 阻燃

复合材料多排螺栓连接钉载分配的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 韩志仁

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.01.010

利用ANSYS9.0软件对多排螺栓连接复合材料板构件各螺栓的承载比例进行了三维有限元分析.在分析过程中综合考虑了复合材料特性、螺栓与复合材料板及复合材料板与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件.将所得结果与采用电阻应变计测量得到的试验结果进行了比较,两者吻合较为一致,说明利用该软件分析载荷分配问题有效可行.研究结果表明:四排单列螺栓连接复合材料板构件外侧两螺栓将承受较大载荷,其值约为内侧螺栓承载的2倍;对螺栓连接复合材料板而言,螺栓材料性能对各个螺栓的承载比例影响不大;螺栓承载比例受到孔边应力集中的影响,其载荷分配与复合材料孔边应力集中系数基本呈一一对应关系;适当施加预紧力有助于降低构件的平均受载水平;采用双剪连接时钉载分配均匀性优于单剪连接;在铺层比例不变的情况下仅增加铺层数量对钉载分配的影响不显著.

关键词: 复合材料 , 螺栓连接 , 钉载分配

干涉对复合材料疲劳寿命影响的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 白颢昱

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.04.013

通过拉-拉疲劳试验与理论分析,研究了间隙配合与干涉配合两种不同连接形式对机械连接复合材料接头疲劳寿命的影响,以及不同干涉量对干涉配合复合材料接头疲劳寿命的影响.研究结果表明:复合材料干涉配合接头的疲劳寿命远远高于间隙配合接头的疲劳寿命;干涉量对复合材料干涉配合接头的疲劳寿命有较大影响,所研究的干涉配合模型的最佳干涉量为 1%~1.4%.

关键词: 复合材料 , 干涉配合 , 疲劳寿命

定向共晶Bi/MnBi磁性材料的组织与性能

傅旭力 , 李军 , 王武 , 杨永清 , 舒光冀

金属学报

本文报道了对共晶Bi/MnBi磁性材料凝固特性的研究结果。讨论了生长速度R、温度梯度G_L对纤维间距λ和剩余磁感应强度B_r的影响。结果表明,当R>2cm/h时,λ~2R=常数;温度梯度G_L对λ无明显影响;Bi/MnBi的B_r值随R的增大而下降,随G_L的增大而提高,显示出凝固特性与磁学性能间的密切关系。

关键词: 共晶Bi/MnBi , growth rate , thermal gradient , fiber spacing , magnetic property

干涉配合复合材料强化机理的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 , 白颢昱

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2007.01.016

通过有限元分析与理论推导,系统研究了应力集中、残余应力、预紧力对复合材料干涉配合接头疲劳寿命的影响.研究结果表明:复合材料干涉配合接头的有效应力集中系数小于复合材料间隙配合接头的有效应力集中系数;复合材料干涉配合接头在配合部位具有较高的残余压应力;预紧力对整个接头的有效应力集中系数有一定缓解作用,随着预紧力的增大复合材料板上的应力集中系数有缓慢减小趋势.

关键词: 有限元 , 复合材料 , 干涉配合 , 强化机理

干涉配合复合材料多排机械连接钉载分配的研究

王武 , 陶华 , 刘风雷 ,

绝缘材料 doi:10.3969/j.issn.1009-9239.2006.05.015

利用ANSYS9.0软件对复合材料多排环槽铆钉连接构件各钉承载比例进行了三维有限元分析.在分析过程采用静态接触算法模拟环槽铆钉与复合材料板的干涉配合过程,并综合考虑了复合材料特性、环槽铆钉与复合材料板及复合材料板与复合材料板之间的摩擦和接触、复合材料板上的预紧力、以及螺栓和复合材料板的约束条件.分析计算结果与试验结果基本一致,说明采用该软件和静态接触算法来模拟复合材料干涉配合过程是可行的.研究结果表明,四排单列干涉配合复合材料板构件外侧两紧固件将承受较大载荷,但是各紧固件承载比例趋于均匀.

关键词: 复合材料 , 干涉配合 , 环槽铆钉 , 钉载分配

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