超临界二氧化碳协助改性芳纶纤维的表面性能

本文用超临界二氧化碳流体做反应介质,利用其超强的扩散性及溶解渗透性,将甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)带到芳纶纤维表面进行渗透并发生接枝、扩链反应,通过红外光谱、扫描电镜、x-射线光电子能谱方法、AFM等测试了纤维的表面形貌变化及元素、基团变化,并用VARI成型技术制成复合材料,测试了改性芳纶布与环氧基体的力学性能和界面性能。结果表明:经改性的纤维表面变得粗糙,极性基团增加,复合材料界面剪切强力明显增加,改性复合材料力学性能及界面得到改善,纤维更适合用作复合增强材料。     

芳纶纤维的研究现状与进展

综述了国内外芳纶纤维生产现状与市场需求。介绍了芳纶纤维制备技术和研发进展包括:共聚合单体设计、聚合反应控制、纺丝工艺、表面改性和结构表征等。并对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)树脂的阴离子烷基化技术及其应用作了介绍。详细叙述了表面涂层、高能射线、等离子体处理的物理方法和通过表面活性化、表面接枝等化学方法对芳纶纤维表面进行改性的研究作了详述。给出了采用微聚焦同步辐射新技术观察芳纶纤维结构的结果。结合我国的实际情况,提出了发展我国芳纶产业的建议,包括加强基础研究以促进芳纶纤维工艺技术的完善和快速发展,加强多学科合作、关键设备与工程集成、国产芳纶的推广应用及产能控制等。     

芳纶表面氧化锌纳米棒的制备及表征

以硝酸锌、六亚甲基四胺为原料,通过低温水浴方法在芳纶Ⅲ表面实现氧化锌纳米棒的修饰。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能量色散X射线谱仪、紫外分光光度计和热失重仪等测试手段对所制备的样品进行了表征。结果表明,芳纶Ⅲ表面生长的氧化锌纳米棒为六方纤锌矿相结构,并且择优取向生长。借助于氧化锌纳米棒吸收紫外线的能力和耐高温的特性,氧化锌纳米棒修饰后的芳纶Ⅲ具有良好的抗紫外性和优异的热稳定性。     

芳纶热拉伸处理过程对氢键影响的研究

研究了热处理过程对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)结构与性能的影响。通过对PPTA纤维升温红外光谱分析可以看出:在较低的热处理温度下,随着温度的升高,发现在3 300 cm~(-1)处—NH—伸缩振动峰向高波数方向移动,峰型变宽,吸收峰强度减弱。采用傅里叶变换红外光谱仪和单丝强度仪、比浓对数黏度等研究发现:经热拉伸处理后的PPTA纤维内部分子间氢键作用力增加,自由氢键数减少,游离的—NH_2含量却增加,纤维比浓对数黏度和强度降低,说明纤维的拉伸强度是由分子间作用力以及分子链段的长度共同作用的。     

激光处理对CFRP与铝胶接性能的研究

碳纤维增强复合材料(CFRP)具有轻质高强的特点,被广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域。但CFRP表面惰性高,使得CFRP与其他异质材料复合时的胶接强度低,不能满足使用。采用激光(光纤激光器)对CFRP进行表面处理后,再与铝进行胶接测试。利用SEM、接触角测试和光学轮廓仪测试对不同脉宽的激光处理后的CFRP表面形貌、表面能、表面粗糙度进行研究。结果表明,随脉宽增加,处理后的CFRP表面树脂残留量减少,表面粗糙度增加,表面自由能也相应增加。对比激光处理与机械打磨两种方式与铝的胶接性能发现,激光处理的CFRP与铝的胶接强度比未处理提高了1.95倍,比打磨处理提高了1.02倍。对其胶接断面进行分析可知,激光处理试样的断裂模式主要为纤维撕裂破坏。     

MnO2掺杂LiTaO3陶瓷的烧结机理与力学性能EI北大核心CSCD

采用无压烧结法制备了添加MnO2粉末的LiTaO3基陶瓷复合材料,研究无压烧结后样品的显微组织和力学性能,结果表明:MnO2能够有效促进晶粒的长大,改善LiTaO3基陶瓷复合材料烧结性;1 300℃保温3 h无压烧结后,随着MnO2质量分数的增加,LiTaO3基陶瓷复合材料的烧结性增强,添加4%(质量分数) MnO2制备的陶瓷复合材料烧结性较好;陶瓷复合材料的收缩率和Vickers硬度都先增大后减小,并在4%MnO2时达到最大,分别为25.7%和392.5 MPa;MnO2在烧结后以Mn3O4的形式存在。     

氨气等离子体接枝环氧涂层改性芳纶Ⅲ表面

采用氨气等离子体接枝环氧涂层工艺对芳纶Ⅲ进行表面改性,采用红外光谱、扫描电镜、原子力显微镜等对改性前后纤维表面的化学组成、形貌、粗糙度、浸润性能进行了研究。结果表明:经氨气等离子体接枝环氧涂层处理后,环氧树脂涂层能够以化学键形式接枝到芳纶Ⅲ表面,同时纤维表面的粗糙度有了明显的增加,浸润性得到显著的改善。     

温度对碳纤维复合材料与金属间电偶腐蚀电流的影响

研究了温度对T700碳纤维复合材料(CFRP)与不锈钢和6061铝合金之间的电偶腐蚀的影响,以及电偶腐蚀电流及其腐蚀速率对材料表面形貌的影响。结果表明:CFRP与6061铝合金在氯化钠(NaCl)电解质溶液体系中会发生电偶腐蚀,而CFRP与不锈钢在NaCl电解质溶液体系中则会发生较小的电偶腐蚀;随着温度的增加,CFRP与6061铝合金发生的电偶腐蚀电流、平均电偶腐蚀速率相应增大,表面腐蚀现象更加严重;在NaCl电解质溶液体系中电偶腐蚀作用对CFRP影响不大,CFRP基本没有受到腐蚀。     

预置粉末成分对激光熔覆Ti合金复合涂层组织与性能的影响

采用YAG光纤激光器进行熔覆试验,在Ti-6A1-4V合金表面预置了Ti和不同预置粉末含量的试样,制备出原位自生的Ti B金属陶瓷复合涂层。主要研究了添加不同预置粉末含量对Ti B增强Ti基合金复合涂层的组织及其性能的影响。采用光学显微镜、X射线衍射仪,显微硬度计等设备及分析手段,对Ti-6Al-4V合金表面改性层的原位自生反应机制进行了研究。结果说明:涂层主要是由α-Ti和TiB物相组成,以枝晶状、胞状和颗粒状组织均匀分布于其中。在结合区,大多以细小的针状增强相为主。随着预置粉末中硼含量的增加,熔覆层与基材之间的冶金结合越来越好,熔覆层组织细化,涂层的硬度值上升。熔覆层显微硬度为基材硬度值的1. 5～2倍,硬度值大约在550 HV0. 2到800 HV0. 2。     

超高相对分子质量PPTA树脂及其高模量芳纶的研究

对高相对分子质量聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)树脂进行了表征,开展了添加超高相对分子质量PPTA树脂与普通相对分子质量PPTA树脂共混进行液晶纺丝得到高强度和高模量芳纶的结构表征与性能试验,同时对芳纶的力学性能与其PPTA树脂相对分子质量的关系进行了研究。结果表明,芳纶的力学性能与其PPTA聚合体的相对分子质量紧密相关,如果PPTA树脂的相对分子质量不够高,加上液晶纺丝和高模量热处理过程分子链的进一步降解,高模量芳纶的制备就无法实现。在系统研究PPTA聚合反应规律,特别是聚合诱导相互转变规律及其影响因素研究基础上,通过调控连续聚合的反应条件,在1 000 t/a连续聚合生产线上制备出比浓对数粘度高达9.2 dl/g的超高相对分子质量PPTA树脂;用超高相对分子质量PPTA树脂与通用级PPTA树脂(比浓对数粘度6.8 dl/g)混合进行纺丝,制备出高强度的芳纶,并进一步热处理得到高强度和高模量的芳纶。