耐300℃聚氨酯高强复合隔热板的制备及性能

300℃复合隔热板是以聚氨酯(PU)预聚体为基体材料,以中空玻璃微球(HGM)为增强材料,并且添加催化剂等助剂制备的一类PU耐高温隔热复合材料。采用预聚体法分别制备了改变PU交联度和改变填料用量的2组PU/HGM复合材料;通过压缩实验、硬度实验、导热系数和TG-DTA测试,结果表明:当PPG-1000与PAPI的质量比为0.5,HGM用量56.43%(wt,质量分数)时,材料压缩强度为37.42MPa,弹性模量为9.96MPa,最大压缩应变5.19%,导热系数为0.1483W/m·K,耐热性(使用温度)为220℃左右,300℃时失重率为80%。材料的综合性能最优。     

中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡/硅树脂多相复合材料的导热及力学性能研究

以中空玻璃微球、碳酸钙和玻璃纤维毡为原料,采用模压成型的方法制得中空玻璃微球/碳酸钙/玻璃纤维毡复合材料。用稳态法测试复合材料的热导率。通过一系列静态压缩、拉伸和弯曲实验,研究了中空玻璃微球填充量对复合材料强度的影响,并分析了影响原因。研究结果表明:在添加5.0%(wt,质量分数,下同)中空玻璃微球和40.0%碳酸钙条件下,制得的复合材料的密度达到1.434g/cm3,热导率达到0.145W/(m·℃),拉伸强度达到17.10MPa、弯曲强度达到2.33MPa、压缩强度达到87.28MPa。碳酸钙填充量越多,复合材料密度越大,热导率越大,力学性能也增强。     

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

SiO2 / 氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能

采用高速均质剪切法制备了SiO₂ / 氰酸酯(CE) 纳米复合材料, 并对该体系的静态力学性能、动态力学性能和热稳定性进行了研究。结果表明, 纳米SiO₂的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO₂ 含量为0. 30 wt %时, 复合材料的冲击强度达最大, 增幅为88. 9 %; 当SiO₂含量为0. 15 wt %时, 材料的弯曲强度达最大, 增幅为2010 %。复合材料的储能模量和高温损耗模量较纯CE 树脂有明显提高, 玻璃化转变温度比纯CE 提高了31. 2 ℃, 热分解温度在SiO₂含量为0. 30 wt %时达最大, 失重为10 %时的热分解温度提高了25. 7 ℃。      

含硅芳炔树脂泡沫材料的制备与性能研究

含硅芳炔树脂泡沫材料是以含硅芳炔树脂为基体,经预聚后,用发泡剂偶氮二甲酰胺(AC)和助发泡剂脲素经高温固化后制备。控制树脂基体预聚时间、发泡剂和助发泡剂的质量配合比和用量、固化温度,可以得到分布均匀,韧带光滑,无塌陷的泡孔。研究结果表明,在160℃加入树脂基体为2%(wt,质量分数)AC和2%(wt,质量分数)脲素条件下得到的含硅芳炔树脂泡沫材料表观形态较好,泡孔直径约300μm,压缩强度为6.06MPa。     

聚丙二醇二缩水甘油醚对E51树脂力学性能的研究

利用聚丙二醇二缩水甘油醚增韧改性剂与E51共混制备改性树脂,研究聚丙二醇二缩水甘油醚增韧改性剂填量对复合材料常温力学性能及低温力学性能的影响。结果表明,当增韧改性剂填量为20%(质量分数)时,改性树脂的性能最优。在常温下拉伸断裂应变达到了7.5%,与改性前相比提高了82.9%,改性树脂浇注体的常温拉伸强度为93.3MPa,与改性前相比提高了25.2%,压缩强度为129.8 MPa,弯曲强度为116.60 MPa。在低温下改性树脂浇注体的拉伸断裂应变为5.4%,与改性前相比提高了50%,改性树脂浇注体低温拉伸强度为130.4 MPa,低温压缩强度为174.6 MPa,低温弯曲强度为154.9 MPa。     

原位聚合法制备连续玻璃纤维增强PCBT复合材料及其性能

采用环状对苯二甲酸丁二醇酯(CBT)原位聚合制备了连续玻璃纤维(GF)增强聚环状对苯二甲酸丁二醇酯(PCBT)复合材料。考察了聚合反应中催化剂用量对PCBT结晶度以及GF/PCBT复合材料力学性能的影响。当催化剂用量为0.5%(质量分数)时, PCBT的结晶度为53%, GF/PCBT的力学性能达到最佳, 拉伸强度为522 MPa, 拉伸模量为27 GPa, 弯曲强度为481 MPa, 弯曲模量为24.8 GPa, 层间剪切强度(ILSS)为43 MPa。SEM观察表明, 发现催化剂用量为0.5%时, 树脂与纤维的结合性较好。进一步研究了淬火和退火后处理对复合材料力学性能的影响。发现复合材料退火处理后具有较好的力学性能, 其中拉伸强度为545 MPa, 弯曲强度为495 MPa。     

氰酸酯树脂/γ-巯丙基三甲氧基硅烷改性碳化硅复合材料的制备及性能研究

采用γ-巯丙基三甲氧基硅烷偶联剂(KH-590)对碳化硅粉体(SiC)进行了表面改性,制备了氰酸酯树脂/碳化硅(CE/SiC)复合材料。研究了SiC含量对复合材料的静态力学性能、电绝缘性能、导热性能和摩擦性能的影响,以扫描电子显微镜对复合材料的断面形貌进行了观察。结果表明,少量SiC粉体的引入能有效改善复合材料的静态力学性能、耐磨性能,且复合材料仍保持良好的电绝缘性能。当SiC的质量分数在6%～8%时,复合材料的冲击强度、弯曲强度相对于纯CE分别提高了89. 6%和67. 6%;当SiC的质量分数在8%时,复合材料的导热系数增大4. 6倍,摩擦系数比纯CE降低了43. 5%,耐磨性相对于纯CE提高77. 5%。     

增韧导热氰酸酯树脂基复合材料的制备及其性能

采用种子乳液聚合方法制备了聚丙烯酸丁酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酰胺)(poly(BA)/poly(MMA-coAM)),简称PBMAM核/壳结构共聚物;采用水热法对六方氮化硼(h-BN)进行表面改性,简称ABN;随后采用熔融共混法将PBMAM和ABN与氰酸酯树脂(CE)制得CE/PBMAM/ABN复合材料,研究了ABN用量对增韧氰酸酯复合材料性能的影响。结果表明,随着ABN含量的增加,复合材料的导热、热稳定性和力学性能均有提高。当PBMAM添加量为5%,ABN为8%时,复合材料的导热系数为纯树脂的2.4倍,冲击强度和弯曲强度比纯氰酸酯树脂的分别提高了2.8倍和1.7倍,复合材料的10%热分解温度提高了50℃。     

增韧导热氰酸酯树脂基复合材料的制备及其性能EI北大核心CSCD

采用种子乳液聚合方法制备了聚丙烯酸丁酯/聚(甲基丙烯酸甲酯-co-丙烯酰胺)(poly(BA)/poly(MMA-coAM)),简称PBMAM核/壳结构共聚物;采用水热法对六方氮化硼(h-BN)进行表面改性,简称ABN;随后采用熔融共混法将PBMAM和ABN与氰酸酯树脂(CE)制得CE/PBMAM/ABN复合材料,研究了ABN用量对增韧氰酸酯复合材料性能的影响。结果表明,随着ABN含量的增加,复合材料的导热、热稳定性和力学性能均有提高。当PBMAM添加量为5%,ABN为8%时,复合材料的导热系数为纯树脂的2.4倍,冲击强度和弯曲强度比纯氰酸酯树脂的分别提高了2.8倍和1.7倍,复合材料的10%热分解温度提高了50℃。     

CF/PEI复合材料超声焊工艺优化及机理研究EI北大核心

碳纤维复合材料(CFRP)广泛应用于航空航天领域,高效连接技术是影响CFRP构件制造成本和使用安全的关键因素之一。利用超声焊技术对碳纤维增强聚醚酰亚胺树脂基复合材料(CF/PEI)进行焊接,采用单搭接剪切强度(LSS)测试研究了超声焊接压力和焊接时间对复合材料超声焊接头强度的影响,利用扫描电镜对断面微观形貌进行表征;并对实验数据进行线性拟合分析,结合BP神经网络与遗传算法对时间和压力参数进行优化并预测接头强度;最后研究了保压时间对接头强度的影响机理。结果表明:当焊接时间为2.5 s,焊接压力为0.45 MPa时,LSS达到最大值为25.6 MPa,较高的焊接强度是由于接头表面形成致密稳定的结构所致;BP神经网络将实验数据细化,遗传算法模拟出的LSS值为24.8 MPa,与实验结果误差仅为3%;随着保压时间的增加,超声焊接头强度呈现先快速增大后趋于稳定的变化趋势,当保压时间为5 s,时焊接界面处的熔融树脂基本固化完全,PEI树脂与碳纤维形成致密结构,焊接头强度达到稳定。     

三级硅基填料的构筑及其对牙科复合树脂性能的影响

为提高无机填料在牙科复合树脂中的堆积密度,采用八乙烯基多面体低聚倍半硅氧烷(OV-POSS)作为第三级填料,填充双模SiO_2填料(SiO_2纳米粒子SiO_2纳米团簇)型复合树脂中的空隙。用高分辨率透射电镜(HR-TEM)和动态光散射仪(DLS),研究了OV-POSS的形貌和粒径,并利用UV-vis-NIR分光光度计、万能实验机和MTT比色法,研究了三级填料的组成对复合树脂性能的影响。结果表明:OV-POSS形貌为近球形,粒径为(4.0±2.9)nm;当OV-POSS的添加量≤5wt.%时,复合树脂的性能逐渐得到改善,尤其当OV-POSS的质量分数为5%时,复合树脂的透光率和细胞活性优于商品化纳米团簇型树脂Z350 XT,且其弯曲强度(112.3 MPa±5.6 MPa)、弯曲模量(6.6 GPa±0.2 GPa)和压缩强度(217.8 MPa±5.3 MPa)达到最大值,较未添加OV-POSS的树脂分别提高了7.2%、4.8%和5.8%。但是,随着OV-POSS含量增加(≥10wt.%),OV-POSS易聚集且散射更多的光,导致复合树脂性能下降。     

Al颗粒夹层CFRP复合材料力学及电磁屏蔽性能EI北大核心

CFRP复合材料具有优异的力学性能,在航空航天装备中有广泛应用,但是因其单层铺层内部的结构各向异性,单向纤维铺层对于垂直极化波的电磁屏蔽效能较弱。为应对日益复杂的电磁环境,保护电子元器件不受干扰,增强复合材料的电磁屏蔽效能显得尤为重要,本工作利用非连续Al颗粒在层间面内紧密排列,构建了一种层间面内含连续Al屏蔽层的CFRP复合材料,并研究了不同Al颗粒含量对复合材料电磁屏蔽效能和力学性能的影响规律。结果表明,随着Al颗粒含量的增加,CFRP复合材料的导电性和电磁屏蔽效能也随之增加,当聚合物中Al颗粒质量分数达到33.3%时,复合材料的面内电导率提高了3个数量级,在垂直于纤维方向上对频率为3~17 GHz的电磁波的电磁屏蔽效能提高了10 dB以上。随着Al颗粒含量的增加,复合材料层间剪切强度与弯曲强度出现先上升后下降的变化规律,当树脂中Al质量分数为33.3%时,复合材料的层间剪切性能提高了5.2%达到80.5 MPa,当树脂中Al质量分数为50%时,复合材料的弯曲强度提高了20%至1441.0 MPa,弯曲模量提高了10.2%达到101.83 GPa。由此可见,Al颗粒夹层CFRP复合材料可以实现力学性能和电磁屏蔽效能的同步提升,是一种具有广泛应用前景的结构-电磁屏蔽一体化复合材料。     

CTBN改性双酚A型氰酸酯树脂的性能

为改善氰酸酯树脂的冲击韧性,在双酚A型二氰酸酯(BADCy)树脂中混入了不同含量的端羧基丁腈橡胶(CTBN).用差示扫描量热法(DSC)及红外光谱法(FTIR)对CTNB/BADCy共混体系的反应性研究发现,CTBN能促进BADCy低温下的三嗪环反应,但是使BADCy的后处理温度提高.SEM分析表明,当CTBN的含量(质量分数)大于15%后,有CTBN颗粒从BADCy中析出,形成两相结构,且随着CTBN含量的增大,分散相的粒径增大,在断口处产生的银纹和剪切带使BADCy/CTBN共混体系的韧性提高.当CTBN的含量为25%时体系的冲击强度提高了2.3倍.     

短切玻纤增强PEKK与BDM/DABPA共混体系固化反应动力学及断裂韧性

利用二烯丙基双酚A(DABPA)对二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)树脂进行扩链,采用短切玻纤增强聚醚酮酮(PEKK-GF)对BDM/DABPA树脂进行改性。利用差示扫描量热法(DSC)研究了PEKK-GF改性BDM/DABPA树脂固化动力学,确定了改性树脂的固化工艺,并计算出了改性树脂的部分动力学参数。改性树脂的力学性能通过万能拉力机进行测试,结果表明当BDM/DABPA体系中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的冲击强度比原来体系提高了69%,临界应力强度因子(KIC)和临界应变能释放率(GIC)值分别为1.22 MPa·m0.5和295J/m~2,分别提高了21%和59%;拉伸强度从85.21 MPa增加到96.39 MPa,拉伸模量从4.198GPa增加到4.531GPa;弯曲强度从133.0 MPa增加到140.4 MPa,弯曲模量从4.080GPa增加到4.251GPa。采用动态热机械分析法(DMA)对改性树脂体系耐热性进行研究,结果表明,当BDM/DABPA树脂中加入10%(质量分数)的PEKK-GF时,改性树脂固化物的玻璃化温度提高了16.5℃,达到263.5℃。该改性树脂综合性能优异,在耐高温预浸料基体树脂及胶黏剂等领域具有很好的应用前景。     

氟碳树脂基碳浆导电油墨的制备及性能研究

以氟碳树脂为基体,炭黑和石墨烯为导电填料,加上适量的助剂,共混制备了一种新型导电油墨并测试其导电性能和力学性能。借助电阻测试、万能试验机力学测试、铅笔硬度测试等分析手段,探讨了炭黑和石墨烯导电填料的添加量对导电油墨导电性能和力学性能的影响。结果表明:当炭黑和石墨烯用量分别为10%(wt,质量分数,下同)和7%时的混合导电填料制备的氟碳树脂基碳浆导电油墨性能最优,体积电阻率为0.28Ω·cm;当炭黑和石墨烯用量分别为10%和5%时,导电油墨材料的力学性能最好,拉伸强度达到14.3MPa,断裂伸长率达为192.7%。     

芳香多元胺扩链ESO/PR交联树脂的制备与性能

采用复合型芳香多元胺扩链剂制备韧性和耐热性好的环氧豆油/酚醛树脂交联聚合物(ESO-C-PR)。研究了ESO含量对ESO-C-PR冲击韧性、弯曲强度、拉伸强度与断裂伸长率的影响,采用差示扫描量热法(DSC),热重法(TG)分析交联体系的热稳定性,用扫描电镜(SEM)观察了材料断面的形态结构,探讨了增韧机理。结果表明,随着体系中ESO比例的增加,交联树脂的冲击韧性、拉伸强度和断裂伸长率都显著提高,ESO含量为40%时,树脂的综合力学性能最佳。     

石墨和碳纳米管掺杂对十四醇/SiO_2复合材料相变储热及导热性能的影响

采用石墨(GP)和多壁碳纳米管(MWCNTs)为导热剂,溶胶-凝胶法和超声法制备了十四醇/SiO_2/GP、十四醇/SiO_2/MWCNTs复合相变材料,研究了不同导热剂及含量对复合相变材料的相变及导热性能的影响。结果表明,导热剂掺杂量小于3.0%(wt,质量分数,下同)时对复合材料相变焓影响不大,并且0.7%含量的MWCNTs会增加相变焓。复合相变材料的导热性随着导热剂的掺入,材料的导热系数大幅度提升;当掺杂量超过5.6%时,MWCNTs对复合材料导热系数的提高优于GP。     

PP/HGMS复合材料真空热压成型及性能研究

以聚丙烯(PP)为基体,以高性能空心玻璃微珠(HGMS)为填充体,通过真空热压成型法制备聚丙烯/空心玻璃微珠复合材料。研究了HGMS填充体积分数对复合材料的密度、拉伸强度、压缩强度、剪切强度和吸水率的影响,分析了复合材料断口的微观形貌。结果表明,采用真空热压成型法能够制备性能优良的PP/HGMS复合材料。当HGMS体积分数达到50%时,复合材料的密度降低到0.645 g/cm~3,并且具有35.64 MPa的压缩强度和1.41%的吸水率。     

有机硅/环氧树脂耐高温封装胶的制备

以γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷为原料,通过水解缩聚制备出有机硅树脂,并与环氧树脂杂化,使用间苯二胺/聚酰胺作为固化剂。研究结果表明:当环氧树脂与有机硅树脂的质量比为7∶3,固化剂用量为16%时,所制备封装胶的剪切强度为17.23MPa,硬度为37.2N/mm2,与单纯的环氧树脂相比,合成的有机硅树脂能提高胶的热分解温度,表明该导热封装胶的综合性能得到提高。