聚氨酯改性环氧树脂的抗冲蚀磨损性能

强风沙环境下的混凝土结构常年受到风沙流的冲蚀磨损,加之其他自然因素的影响,严重降低了混凝土结构的耐久性,因此常采用环氧树脂基材料对其进行防护。为了克服环氧树脂固化后交联密度高、脆性大的缺点,采用聚氨酯对环氧树脂进行了改性,研究了改性后的环氧树脂材料的力学性能和冲蚀磨损性能,并分析了其冲蚀磨损机理。结果表明:聚氨酯改性不仅提高了环氧树脂的拉伸强度,同时也改善了环氧树脂的冲击韧性;改性环氧树脂材料的冲蚀行为表现出半塑性材料的冲蚀特征,最大冲蚀率出现在45°冲蚀角,冲蚀率与冲蚀速率呈指数关系,速率指数为1.4～2.7; 15%聚氨酯改性的环氧树脂表现出了良好的冲蚀抵抗力,是强风沙流环境下混凝土结构冲蚀磨损防护的可选材料。     

液-固两相流环境中环氧树脂抗冲蚀磨损研究进展

冲蚀磨损不仅会造成经济损失,而且存在巨大的安全隐患。一种高效、经济的保护方法是在工件表面涂覆有机防护材料。环氧树脂具有优异的性能,作为抗冲蚀磨损材料的应用潜力很大,但是应用的高要求和苛刻的服役环境迫切需要对环氧树脂进行改性来提高其抗冲蚀性能。系统总结了利用有机化合物改性环氧树脂和填料改性环氧树脂复合材料抗流体冲蚀磨损的研究进展;讨论了有机物改性环氧树脂复合材料的冲蚀行为,重点分析了不同特性的填料(填料尺寸、含量以及种类)增强环氧树脂复合材料在不同的冲蚀工况条件(冲击速度、冲击角度)下所表现的冲蚀特性;通过对目前抗冲蚀机理的总结与分析,指出环氧树脂抗冲蚀研究现存的问题并展望其未来发展趋势。     

EVOH/纳米SiO_2复合材料的溶液共混制备及其性能

采用化学沉淀法制备了纳米Si O2,并用硅烷偶联剂KH550对其进行原位改性,以N,N-二甲基甲酰铵为溶剂,采用溶液共混法制备了EVOH/纳米Si O2复合材料,并吹塑成薄膜。对纳米Si O2和复合材料进行了表征。结果表明,化学沉淀法制备的纳米Si O2为球形,粒径约20nm,原位改性效果良好。溶液共混法制备EVOH/纳米Si O2复合材料,纳米Si O2在EVOH中的分散性较好,EVOH/纳米Si O2(5%(质量分数)Si O2,KH550改性)复合材料相较于纯EVOH,拉伸强度提高96.3%,透湿、透气系数分别下降35.9%、51.1%,透光率达到75.6%,雾度为12.74%。     

UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料的粒子流冲蚀特性研究

采用热压工艺制备了UHMWPE/纳米SiO2弹性复合材料,实验考察了弹性复合材料的冲蚀特性,分析了UHMWPE/SiO2纳米复合材料的冲蚀磨损机理。结果表明：纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的抗冲蚀性能最好,射流冲击角在30°左右时,冲蚀率达到峰值;冲蚀率与射流速度呈指数变化关系, 纳米SiO2含量为10%时,复合材料的冲蚀速度指数n为2.03;水流含沙浓度达到1.92kg/m3以后,材料冲蚀率随含沙浓度的增长趋势开始变得平缓;冲蚀率随沙粒粒径的增大而增大;纳米SiO2含量为10%左右时,弹性复合材料的冲蚀率较纯UHMEPE降低了30%,只有45#钢的1/16。UHMWPE/纳米SiO2弹性合材料的冲蚀机理主要是犁削和唇片的断裂。     

功能化纳米SiO2改性环氧树脂复合材料及其摩擦磨损行为与机制

运用共价官能化技术,实现纳米SiO_2表面接枝3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性(T-SiO_2),并制备功能化纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料(T-SiO_2/EP),分析改性后纳米SiO_2表面官能团和化学元素的变化规律,测试T-SiO_2/EP的主要力学性能,研究其在干摩擦条件下的摩擦磨损行为与机制。结果表明:功能化纳米SiO_2的引入,有效改善了环氧树脂的力学与摩擦学性能,且当功能化纳米SiO_2含量为2%时(质量分数,下同),环氧复合材料(2%T-SiO_2/EP)的显微硬度和断裂韧度均达到最大值(70.2HD和1.02MPa·m~(1/2)),并具有优异的减摩耐磨性能。干摩擦条件下,2%T-SiO_2/EP复合材料的摩擦因数和磨损失重分别为0.49和1.7mg,较纯环氧树脂分别降低了31.9%和34.6%,较未改性纳米SiO_2增强的环氧树脂复合材料(U-SiO_2/EP)分别降低了14%和10.5%,并对相应的磨损机理进行了分析。     

阻燃杂化纳米粒子改性环氧树脂

以甲基丙烯酸DOPO乙酯(HEPO)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)共聚合成了PHEPO-b-PGMA(PHDG)嵌段共聚物,将其接枝于氨基改性的SiO_2纳米粒子表面,获得新型阻燃SiO_2-PHDG核壳结构杂化纳米粒子。将SiO_2-PHDG引入到双酚A型环氧树脂E51中,制备了一系列P,Si含量可调的阻燃改性环氧树脂。采用扫描电镜和透射电镜对SiO_2-PHDG、改性环氧树脂断面及烧蚀后炭层进行形貌分析;动态力学分析、热重分析、差示扫描量热法及极限氧指数(LOI)研究表明,SiO_2-PHDG可使阻燃元素P,Si以"捆绑式"较好地分散在环氧树脂基体中,在较低P,Si含量下表现出优良的协同阻燃效果,当SiO2-PHDG的添加量为8%时,改性环氧树脂的LOI由26.0上升到32.8。此外,添加适量的SiO_2-PHDG可一定程度上提高环氧树脂的热稳定性及力学性能。     

无溶剂纳米SiO2改性环氧涂料的制备及涂覆建筑护栏施工要素

为了克服现有环氧树脂增韧改性时韧性增强而环氧树脂本身优异性能降低的技术难题,并解决环氧树脂的高柔韧性和无溶剂化的矛盾,先以带环氧基团的硅烷偶联剂KH-560改性纳米SiO₂,之后与液体环氧树脂E-51进行化学接枝反应,制得改性环氧树脂,再加入活性稀释剂和低黏度固化剂制备无溶剂纳米改性环氧涂料并对其配方进行优化,获得了柔韧性和防腐蚀性能俱佳的改性环氧涂料。以改性环氧涂料为底漆,以丙烯酸聚氨酯涂料作为面漆,详细介绍了复合涂层体系在不锈钢建筑护栏防护时的施工工艺和作业方法。结果表明:改性纳米SiO₂用量为环氧树脂E-51的2%³%时,纳米改性环氧涂料的柔韧性和防腐蚀性能优良;活性稀释剂用量为纳米改性环氧树脂的30%⁴0%,固化剂选用酚醛树脂固化剂NX-5198,附着力促进剂选用环氧基硅烷KH-560,用量为纳米改性环氧树脂的3%时,得到的改性环氧涂料施工、涂膜性能优良。     

改性纳米Si_3N_4/环氧树脂复合材料的摩擦磨损特性

研究纳米氮化硅粒子(Si3N4)填充环氧树脂复合材料的滑动干摩擦磨损特性,着重探讨纳米粒子表面接枝共聚改性、粒子含量对复合材料摩擦磨损性能的影响。通过对复合材料磨损表面的粗糙度及形貌分析探讨复合材料的磨损机理。结果表明,纳米氮化硅粒子能在很低的含量下(0.18%(体积分数,下同))显著提高环氧树脂的耐磨性、并降低其摩擦系数,而经过接枝共聚改性的纳米Si3N4粒子填充的复合材料的上述性能改善更为明显,耐磨性比Si3N4/EP提高3倍,摩擦系数降低20%。这说明,在Si3N4纳米粒子表面进行接枝共聚后,有利于加强粒子与基体的界面结合,从而改善复合材料的摩擦学性能。     

碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料对风力发电叶片的影响

针对风力发电叶片在多风沙环境下的固体粒子冲蚀磨损行为, 研究了风力发电叶片专用环氧树脂(EPIKOTE^TM RIM 135、EPIKURE^TM RIM H 137)、传统玻纤增强环氧复合材料和新型碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的固体粒子冲蚀磨损行为, 并测试了不同材料的玻璃化转变温度, 进而对比分析了其对冲蚀磨损的影响; 针对风力发电叶片在寒冷环境下表面容易结冰的现象, 研究了上述三种材料表面的疏水性能, 并测试了它们对水的接触角大小。结果表明: 碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料具有良好的界面结合, 且碳纳米纤维纸的引入提高了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的玻璃化转变温度(从55 ℃提高到63 ℃), 从而改善了其耐固体粒子冲蚀磨损性能; 同时, 碳纳米纤维纸的加入改善了碳纳米纤维纸-玻纤/环氧复合材料的表面疏水性能(接触角从104°提高到131°)。     

Al2O3颗粒增强共晶成分铝锰基复合材料冲蚀磨损性能研究

通过对Al2O3颗粒增强Al-2.06%Mn复合材料和Al-2.15%Mn合金在不同磨粒粒径、不同冲蚀速度的冲蚀磨损试验,探索了材料的冲蚀失效规律及其微观破坏机制。结果表明,两种材料在7m/s冲蚀速度下的冲蚀磨损失重率是在3.5m/s冲刷速度下的2～3倍;两种材料的冲蚀磨损失重率随着磨粒粒径的增大先增大后减小,磨粒粒径分布在0.053～0.106mm时两种材料的失重率出现极大值,Al2O3颗粒增强Al-2.06%Mn复合材料的抗冲蚀磨损性能优于Al-2.15%Mn合金。     

纳米SiO2填充短炭纤维/环氧复合材料的摩擦磨损性能

研究了纳米SiO2填充短炭纤维/环氧复合材料的摩擦磨损性能。为了提高纳米粒子的分散性,对其进行了表面接枝改性。用磨损试验机评价了复合材料的摩擦学性能,发现当纳米粒子质量分数为5%,纤维质量分数为10%时,复合材料具有最低的摩擦系数和比磨损率。用扫描电镜观察了磨损面的形貌,研究了各种材料在相同条件下被硝酸刻蚀的程度,并用...     

Erosion wear response of ramie-epoxy composites using artificial neural network integrated with Taguchi technique

This paper aims on evaluating the erosion wear behavior of epoxy composites reinforced with ramie fibers. The possibility of reinforcing ramie fiber to improvise the wear resistance of epoxy is investigated in this study. Composites are fabricated by reinforcing multiple layers of woven ramie fiber mats into epoxy resin using conventional wet lay-up technique and erosion wear trials are conducted using solid particle erosion test setup. Taguchi analysis is done to assess the relative significance of each of the factors influencing the erosion rate using L₁₆ orthogonal array. The analysis reveals that the impact velocity followed by impingement angle are the most significant control factors affecting the erosion wear rate of ramie-epoxy composites. Steady state erosion analysis is done to ascertain the effect of each of the significant factors while keeping other factors fixed. Further, an analytical and predictive model based on the principle of neural computation is used to predict the rate of erosion wear of the composites and the obtained results are compared with the experimental outcomes. The worn morphologies of the eroded surfaces of the composites are studied and analyzed to identify possible mechanisms causing wear.     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的热稳定性及使用寿命

利用纳米SiO_2接枝改性环氧树脂,探索改性涂层的热降解过程与动力学模型之间的关系,以便观察其结构及了解其工作温度。利用KH550改性纳米填料,测试不同含量的纳米填料对环氧树脂热稳定性的影响。采用TGA和DTA分析纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料热降解过程中的热特征温度,从而确定动力学参数和模型拟合方法。所获得的动力学参数被用来在整个降解过程建模。结果表明:得到的动力学三联体用于构建纳米SiO_2改性环氧树脂基复合材料的降解模型,展示了温度对降解时间以及降解速率的影响程度。得出了环氧树脂的使用寿命及其复合材料工作温度的变化范围。     

纳米SiO2/环氧树脂金刚石磨块的制备与性能

以液态环氧树脂为结合剂、金刚石为磨料、纳米SiO₂为增强材料, 采用浇注法制备了金刚石磨块, 并研究了其性能。结果表明: 促进剂与成型料的总质量比0.25%、固化工艺为130℃/4 h+160℃/2 h时, 磨块可获得较好的固化效果; 金刚石表面经过硅烷偶联剂或镀Ni处理均可提高磨块的耐磨性, 磨削比分别提高15.0%和32.5%; 添加经硅烷偶联剂改性后的纳米SiO₂可均匀分散于磨块体系中, 起到质点增强的作用, 且其质量分数为4%时, 磨块的抗弯强度和洛氏硬度最大, 分别达到106 MPa和HRB 56。     

纳米无溶剂环氧防锈漆的制备及性能

为了改善无溶剂环氧涂料的低温施工性及涂膜的耐磨性、柔韧性和耐蚀性,通过对主要组分材料的分析筛选,并采用在涂料A组分中配以复合防锈颜料并加入3%纳米氧化铝、B组分中加入10%二胺扩链剂的方法,制备了一种新型的纳米无溶剂环氧防锈漆;并对涂料低温施工性以及涂膜耐磨性、柔韧性、耐蚀性等性能进行测试评价。结果表明:在无溶剂环氧涂料体系中采用复合防锈颜料并引入纳米氧化铝及二胺扩链剂,涂料低温施工性改善,涂膜耐磨性、柔韧性及耐蚀性提高。     

改性酚醛树脂陶瓷摩擦材料的摩擦磨损性能

以普通酚醛树脂、硼改性酚醛树脂、三聚氰胺改性酚醛树脂为黏结剂,以陶瓷纤维为增强纤维,制备了3种酚醛树脂陶瓷摩擦材料。对其冲击韧性和硬度进行实验测试,采用摩擦磨损试验机考察其摩擦磨损性能,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪分析其磨损表面形貌及其成分,并探讨其磨损机制。结果表明:硼改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的硬度,三聚氰胺改性酚醛树脂黏结剂能够提高摩擦材料的冲击韧性,降低摩擦材料硬度;在摩擦过程中三聚氰胺改性酚醛树脂在高温下炭化,在摩擦材料表面形成一层致密的摩擦层,摩擦层的存在使摩擦材料的摩擦因数相对比较稳定,降低了摩擦材料的磨损率。     

耐紫外线老化改性沥青材料的制备与性能研究

制备了环氧树脂改性沥青和掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青,研究了基体沥青、环氧树脂改性沥青、掺杂纳米SiO₂的环氧树脂改性沥青的耐紫外线老化性能。采用物化指标测试、FT-IR和SEM等方法,研究了添加1%,2%和5%(质量分数)纳米SiO₂对环氧树脂改性沥青耐紫外线老化性能的影响。结果表明,加入纳米SiO₂后,改性沥青的软化点和粘度增加;基体沥青、PA-5%EP、PA-EP-1%SiO₂、PA-EP-3%SiO₂和PA-EP-5%SiO₂的FT-IR光谱几乎在所有峰的位置都是相同的,改性沥青与基体沥青相比,结构没有明显变化;当加入纳米SiO₂含量为5%(质量分数)时,改性沥青的粘附力显著提高,此时,纳米SiO₂颗粒较为均匀地分散到基体沥青的宏观分子网络中,形成了稳定的结构;纳米SiO₂的加入能很好地改善沥青的耐紫外线老化效果,PA-EP-5%SiO₂样品的耐紫外线老化性能最优。     

纳米SiO_2改性环氧树脂复合材料的低温力学性能研究

对环氧树脂/纳米SiO2复合材料的低温力学性能进行了研究.在环氧树脂中加入SiO2形成复合材料,并采用对纳米颗粒表面进行硅烷偶联处理的方法实现了SiO2纳米粒子在树脂基体中的均匀分散.在液氮下对一部分复合材料进行冷冻,然后通过电子万能实验机和冲击实验机测试其低温力学性能,并与未冷冻的复合材料的室温力学性能进行比较.结果表明,复合材料低温下的拉伸强度比室温下的高,但冲击强度和断裂伸长率有所下降.     

ES/CEP共混树脂紫外光固化行为及性能研究

以有机硅环氧树脂为增韧剂改性脂环族环氧树脂,研究了树脂组分比、固化时间、引发剂种类和含量等工艺参数对固化行为的影响;采用热失重(TG)和差示扫描量热(DSC)对固化产物进行了分析.结果表明:当引发剂820和T含量为2％、环氧树脂(CEP)与有机硅树脂(ES)比例为85∶15时,1 000W高压汞灯紫外光固化15 min,树脂体系可以达到较好的固化效果.与纯环氧树脂相比,添加15％含量ES的共混树脂的抗拉强度略有下降而韧性得到较大提高,玻璃化转变温度下降7.5℃,快速失重区热降解速率明显下降.     

环氧沥青混凝土桥面铺装材料研究与应用进展

随着桥梁设计理念、结构分析、施工技术等不断更新发展与完善,目前桥梁正逐渐朝着大跨度、高强度、长寿命、高耐久等方向发展,同时,未来桥梁也将面临更复杂的建设环境、更多的功能需求,因此必须加强研发与新型桥梁设计体系相匹配的特种桥面铺装材料。环氧沥青混凝土桥面铺装材料以高强度、耐高温、抗疲劳、抗老化等优异路用性能脱颖而出,逐渐受到关注。然而,环氧沥青混凝土制备工艺复杂、施工条件严苛、耐久性不足等问题日益凸显,这些缺点使得其在桥面铺装领域的推广受到一定阻碍。为此,研究者们针对如何提升环氧沥青混凝土使用品质及耐久性进行了深入研究并取得了一定成果。这一系列成果先后在大量桥面铺装实体工程中得以应用,良好的使用效果也为环氧沥青混凝土的进一步推广奠定了基础。环氧沥青混凝土在桥面铺装领域的研究成果可以概括为三个方面:铺装结构组合优化、制备工艺优化、混凝土原材料优化。其中铺装结构组合从早期的单质单层结构逐渐过渡到单质双层、异质双层结构,趋于合理的铺装结构组合使环氧沥青混凝土材料的性能得以充分发挥。制备工艺从热拌法发展到温拌甚至冷拌,在保证环氧沥青混凝土使用性能的同时减少了对环境的污染,并且在一定程度上降低了施工难度。而在原材料应用方面,研究者们不断对双组分环氧沥青与三组分环氧沥青的性能进行对比分析;同时,环氧沥青的改性方式趋于多样化,从单独使用改性沥青发展到同步使用改性环氧树脂,改性剂从纤维发展到高分子聚合物、超支化聚合物等。这些措施不仅改善了沥青与环氧树脂的相容性,也增强了环氧沥青混凝土的相关性能。此外,为使环氧沥青混凝土具有更好的稳定性,在级配优化方面也进行了深入研究。然而目前环氧沥青混凝土的一系列研究成果较为散乱,缺乏对其系统的总结与梳理,且环氧沥青混凝土的性能评价指标及要求仍需深入研究与完善。为进一步确定环氧沥青混凝土桥面铺装材料科学合理的性能评价指标及要求,本文全面梳理了国内外环氧沥青混凝土相关规范,系统调查了大量实体工程及研究动态,对比分析了不同主要原材料的环氧沥青混凝土对其路用性能的影响,最终推荐了环氧沥青混凝土桥面铺装结构组合、原材料类型、级配范围和性能评价指标及要求,为环氧沥青混凝土桥面铺装材料规范完善与质量控制奠定了基础。