定型剂对单轴向经编织物复合材料力学性能影响的试验研究

研究了真空辅助树脂注射（VARI）工艺中定型剂对环氧树脂的影响及其在织物表面的分布形式,以及定型剂用量对单轴向经编织物复合材料力学性能的影响,以确定最优的定型参数。采用示差扫描量热法（DSC）和扫描电镜（SEM）分别对加入不同用量定型剂的环氧树脂的玻璃化转变温度和相形貌进行分析,并测试了加入不同用量定型剂后复合材料的力学性能。结果表明：随着定型剂用量的增加,环氧树脂的玻璃化转变温度逐渐降低,且其相形貌逐渐由海岛结构经过双连续相结构到最后的相反转结构;室温下,随着定型剂用量的增加,织物表面定型剂的厚度及不均匀性增加,经过高温处理后,定型剂均匀分布在织物表面。定型剂用量对单轴向经编织物复合材料力学性能有较大影响,用量为20 g/m²时,复合材料体系的综合力学性能最优。     

定型剂对经编织物液态成型复合材料工艺性及其力学性能的影响

研究了双马来酰亚胺树脂定型剂含量对0°/90°双轴向经编织物(Non-crimp fabric,NCF)定型效果、液态成型工艺性、复合材料力学性能的影响。采用厚度回弹、C型回弹的方法表征定型效果;采用厚度压缩与偏轴拉伸实验表征带定型剂织物成型工艺性;并采用弯曲实验与层间剪切实验表征复合材料力学性能。实验结果表明定型剂的添加显著提高了NCF织物的预定型效果;经定型剂处理后NCF织物的面内剪切模量有了较大提高,抗剪切变形能力增强;添加定型剂对0°/90°双轴向NCF织物复合材料的力学性能影响不大,但在改善其工艺性的同时并不会降低其复合材料的力学性能。     

一种中温定型剂及其RTM预制体性能

研究了ES-T321定型剂及其配对的RTM专用环氧树脂3266的混合使用性能(如相容性、流变性和热性能等).ES-T321可以制备成丙酮溶液或粉末定型材料,使用方便.ES-T321的熔点比3266树脂的RTM注射温度窗口高,具有较好的抗流动冲刷性能,能够保证定型织物在树脂注射时不被冲散.ES-T321在3266树脂的固化温度下能溶解在树脂中,并与3266的固化剂反应.加入定型剂对树脂混合体系的热性能几乎没有影响.定型处理的预成型体的回弹效应小,溶液法定型的预成型体的回弹比粉末法更小.     

船舶用阻燃树脂基体复合材料研究进展

复合材料的阻燃性能限制了其在船舶结构中的应用，树脂基体复合材料阻燃性能的好坏主要取决于树脂本身的阻燃性能。作者分别对复合材料中常用的三类树脂基体进行了总结研究：乙烯基环氧树脂在船舶领域已得到了广泛应用，但在某些要求阻燃的场合，乙烯基环氧树脂的应用受限。工业界和学术界针对阻燃乙烯基环氧树脂开展了大量工作，通过加入含磷笼型聚倍半硅氧烷(POSS)阻燃剂，显著提高了其阻燃性能，耐热性能和力学性能也有所提高；酚醛树脂是一种具有高阻燃性能的树脂类别，采用多种浸渍工艺将其制备成玻璃纤维或碳纤维增强预浸料，经过模压或热压罐等工艺方式可制备出力学性能良好、阻燃性能优异的复合材料产品。采用发泡工艺制备玻璃纤维增强酚醛发泡复合材料，其在更加轻量化的同时，仍具有良好的力学性能和阻燃性能；邻苯二甲腈树脂同样具有优异的阻燃性能，玻璃纤维、碳纤维增强的邻苯二甲腈复合材料热释放速率满足美军MIL-STD-2031中潜艇材料测定标准，邻苯二甲腈玻璃纤维复合材料的烟密度也远低于常见树脂复合材料的。阻燃乙烯基环氧树脂、酚醛树脂和氰基树脂优异的阻燃性能和良好的力学性能使其在水面舰艇和潜艇部件上具有广阔的应用前景。     

基于人造海绵的碳/环氧树脂网络互穿复合材料的制备及磨损性能研究

采用人造海绵为模板,通过浸渍酚醛树脂和环氧树脂,制备了具有海绵构造的碳/环氧树脂网络互穿复合材料。并研究了该复合材料的微观形貌及摩擦磨损性能。结果发现人造海绵的网络状构造很好地复制到了复合材料中。与环氧树脂相比,复合材料的磨损率和摩擦系数都降低了。复合材料中的网状碳限制了环氧树脂基体的应变和回弹能力,使其摩擦系数变动范围变小。显示出此类复合材料具有更加稳定的摩擦磨损性能。     

二氧化铈对环氧树脂膨胀阻燃材料的协效阻燃作用EI北大核心CSCD

研究了二氧化铈(CeO_2)对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。研究表明,二氧化铈能提高环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数,二氧化铈添加量为1%时体系阻燃性能最佳,极限氧指数从26.3%提高到28.8%。二氧化铈还能降低环氧树脂膨胀阻燃材料的初始分解温度,提高体系的高温热稳定性和成炭性能。在体系中引入二氧化铈后,将高温后残炭通过扫描电镜表征其微观结构,证明体系生成了更多的连续致密的炭层结构。拉曼光谱分析的检测结果也证明加入二氧化铈后,复合材料体系在高温煅烧后残留的炭层具有更低的ID/IG值,石墨化程度更高,炭层结构致密规整。因此适量地加入二氧化铈可以提高环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃性能,促进生成更加致密稳定的炭层。     

定型剂对复合材料力学性能的影响

在对3266树脂工艺性研究的基础上,研究了定型剂含量对3186缎纹、827单向碳布/3266树脂基复合材料弯曲强度、层间剪切强度和模量的影响.结果表明:定型剂含量对复合材料力学性能的影响规律、定型剂最佳用量均对增强材料的织态结构有着很强的依赖性;在3186缎纹/3266树脂体系和827单向碳布/3266树脂体系中,定型剂用量分别为8%和5%时,定型剂的加入对复合材料的力学性能没有造成明显的劣化作用.     

二氧化铈对环氧树脂膨胀阻燃材料的协效阻燃作用

研究了二氧化铈(CeO_2)对环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃成炭协效作用。研究表明,二氧化铈能提高环氧树脂膨胀阻燃材料的极限氧指数,二氧化铈添加量为1%时体系阻燃性能最佳,极限氧指数从26.3%提高到28.8%。二氧化铈还能降低环氧树脂膨胀阻燃材料的初始分解温度,提高体系的高温热稳定性和成炭性能。在体系中引入二氧化铈后,将高温后残炭通过扫描电镜表征其微观结构,证明体系生成了更多的连续致密的炭层结构。拉曼光谱分析的检测结果也证明加入二氧化铈后,复合材料体系在高温煅烧后残留的炭层具有更低的ID/IG值,石墨化程度更高,炭层结构致密规整。因此适量地加入二氧化铈可以提高环氧树脂膨胀阻燃材料的阻燃性能,促进生成更加致密稳定的炭层。     

磷氮阻燃剂PDAB-DOPO的制备及阻燃环氧树脂复合材料性能研究

以对苯二胺、9,10-2H-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)、四氯化碳为原料制备磷氮阻燃剂6,6′-(1,4-亚苯基双(氮烷二基)双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧杂磷苯-6-氧化物)(PDAB-DOPO)。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪对PDAB-DOPO结构进行了表征并将其用于阻燃环氧树脂;通过热失重分析对PDAB-DOPO及环氧树脂复合材料的热性能进行了表征,通过极限氧指数(LOI)和UL94测试对环氧树脂复合材料阻燃性能进行了表征,通过扫描电子显微镜对环氧树脂复合材料残炭形貌进行了分析。结果表明:当体系中磷质量分数为1.65%时,800℃时环氧树脂复合材料残炭量提高到18.9%,环氧树脂复合材料体系的LOI为27.3%,通过UL 94V-0级测试。扫描电子显微镜分析表明,PDAB-DOPO的加入使得环氧树脂体系残炭表面形貌发生明显变化,PDAB-DOPO对环氧树脂具有良好的阻燃效果。     

退役复合绝缘子资源化利用研究

将退役复合绝缘子芯棒粉碎,采用硅烷偶联剂对芯棒粉末进行表面改性,再将其同环氧树脂、玻璃纤维共混,通过高温模压的方式制备了改性芯棒粉末掺杂的玻璃纤维增强环氧树脂复合材料,并考察了改性粉末添加量对复合材料性能的影响。结果表明:该复合材料具有良好的力学性能及阻燃性能,可继续制成芯棒部件应用于复合绝缘子中。     

纤维素改性环氧酚醛树脂与环氧酚醛树脂的阻燃性

用热塑性环氧酚醛树脂与纸泥制备纸泥/环氧酚醛复合材料,将含卤素的阻燃剂三-2-氯乙基膦酸盐和无机阻燃剂(如氢氧化铝)加入到环氧酚醛树脂和纸泥/环氧酚醛聚合物中,用UL-94等级燃烧测试法测定体系的燃烧等级;用热重分析仪和差示扫描量热仪对复合材料进行热分析,研究两体系的阻燃性。结果表明,含磷型阻燃剂和无机阻燃剂对环氧酚醛树脂有阻燃作用,但只有卤化和磷酸化的阻燃剂能增强纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性,原因是环氧酚醛树脂材料和纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性取决于本身的热容和热分解行为。     

纸泥/环氧酚醛树脂复合物与环氧酚醛树脂的阻燃性研究

将含各类阻燃剂加入到环氧酚醛树脂和纸泥/环氧酚醛聚合物中,用UL-94等级燃烧测试法测定体系的燃烧等级,结果表明:TCEP和无机阻燃剂对环氧酚醛树脂有阻燃作用,但卤化和磷酸化的阻燃剂能增强纸浆/环氧酚醛复合材料的阻燃性.用热重分析仪和差示扫描量热仪对复合材料进行热分析研究阻燃机理,结果显示环氧酚醛树脂材料和纸泥/环氧酚醛复合材料的阻燃性取决于本身的热容和热分解行为.     

苎麻纤维复合材料医用夹板的开发及智能化

以脱胶苎麻精干麻为增强材料,以环氧树脂和聚丙烯(PP)为树脂基体,分别制备出纤维含量不同的复合材料板。经测试分析发现,纤维含量的变化导致两种基体复合材料的压缩、弯曲以及剪切强度呈现不同的变化趋势。在纤维含量相同时,苎麻/PP较苎麻/环氧树脂复合材料的力学性能总体偏差,强度增量较低,纤维抽拔效果明显,断面破坏程度大,最终确定纤维含量在20%(体积分数,下同)时的苎麻/环氧树脂复合材料最适于制作医用夹板。在苎麻/环氧复合材料板上安装粘贴柱状硬块的传感器,实验证明测试结果可以达到理想的目的和要求。     

含氟对苯型酚醛环氧树脂的制备与性能研究

将三氟甲基引入到对苯型酚醛环氧树脂体系的分子结构中,制备了新型舍氟对苯型酚醛环氧树脂(FPE)和含氟对苯型酚醛树脂固化剂(FPN).系统研究了含氟基团对环氧树脂固化物的耐热性能、力学性能和阻燃性能的影响规律,并对由其制备的环氧塑封料的综合性能进行了评价.结果表明,以含氟对苯型酚醛环氧树脂体系FPE/FPN制备的塑封料不但具有突出的绝缘性能,同时表现出优异的本征阻燃性.     

Facile synthesis of lanthanum hypophosphite and its application in glass-fiber reinforced polyamide 6 as a novel flame retardant

This work developed flame retarded glass fiber reinforced polyamide 6 (FR-GFPA) composites with excellent mechanical properties, thermal stability and flame retardancy using a novel flame retardant, lanthanum hypophosphite (LaHP). The flame-retarded properties of FR-GFPA composites were characterized by limiting oxygen index, Underwriters Laboratories 94 testing and cone calorimeter test. FR-GFPA composite with 20 wt% LaHP reached V-0 rating and a high LOI value (27.5 vol%). The mechanical performance analysis showed that both the storage modulus and tensile strength increased and then decreased with the increase of LaHP loading. For FR-GFPA composite with 15 wt% LaHP loading, the storage modulus was 164% higher than that of glass fiber reinforced polyamide 6 (GFPA). Thermogravimetric analysis (TGA) and char residue characterization showed that the addition of LaHP can promote the formation of compact physical char barrier, reduce the mass loss rate and thus improve the flame retardancy of FR-GFPA composites.     

碳纤维增强复合材料中改性木质素的应用

目的 解决碳纤维增强环氧树脂复合材料中由双酚A合成的环氧树脂成本高、危害环境与健康、耐化学性差的问题,使木质素代替双酚A合成环氧树脂来制备碳纤维复合材料。方法 通过综述木质素在环氧树脂合成中的改性方法与合成方案的研究进展,分析碳纤维复合材料成型工艺的优缺点。结论 采用不同方法对木质素进行化学改性,可在降低成本的同时提高热稳定性与耐化学性等各项性能。用改性或降解木质素来合成碳纤维复合材料的环氧树脂基体为碳纤维增强材料的研究提供了新的研究方向,对碳纤维增强材料降低成本、提高性能和促进行业发展都具有积极作用。     

碳纤维增强羟基磷灰石/环氧树脂复合材料的制备与力学性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备了碳纤维增强环氧树脂以及碳纤维增强羟基磷灰石(HA)/环氧树脂两种复合材料，并测试了其力学性能。结果表明，RTM工艺可以基本保证环氧基体均匀浸入碳纤维织物内部。碳纤维增强HA，环氧复合材料的冲击韧性高于碳纤维增强环氧复合材料，而弯曲强度和弯曲模量低于碳纤维增强环氧复合材料。两种复合材料的弯曲强度远高于人体皮质骨，弯曲模量与皮质骨非常接近。动态力学分析(DMA)表明加入HA后，复合材料的贮存模量和内耗降低，玻璃化转变温度升高。     

Flame retardancy and thermal properties of epoxy acrylate resin/alpha-zirconium phosphate nanocomposites used for UV-curing flame retardant films

This paper reported the UV-curing flame retardant film, which consisted of epoxy acrylate resin (EA) used as an oligomer, tri(acryloyloxyethyl) phosphate (TAEP) and triglycidyl isocyanurate acrylate (TGICA) used as flame retardant (FR). The flame retardancy and thermal properties of films were reinforced by using alpha-zirconium phosphate (α-Zr (HPO₄)₂H₂O, α-ZrP). The morphology of nanocomposite film was characterized by X-ray diffraction (XRD) and transmission electron microscopy (TEM). The results showed that the organophilic α-ZrP (OZrP) layers were dispersed well in epoxy acrylate resin. Microscale Combustion Calorimeter (MCC), thermogravimetric analysis (TGA) and thermogravimetric analysis/infrared spectrometry (TGA-IR) were used to characterize the flame retardant property and thermal stability. It was found that the incorporation of TAEP and TGICA can reduce the flammability of EA. Moreover, further reductions were observed due to the addition of OZrP. The char residue for systems with or without OZrP was also explored by scanning electron microscopy (SEM).     

Influence of Ionic Liquid-Based Metal–Organic Hybrid on Thermal Degradation,Flame Retardancy,and Smoke Suppression Properties of Epoxy Resin Composites

A new multifunctional ionic liquid-based metal–organic hybrid (PMAIL) was synthesized by anion exchange between as-synthesized phosphonate-based ionic liquid and phosphomolybdic acid and applied to epoxy resin (EP) as an efficient flame retardant. As expected, with only 1 wt% addition of PMAIL, the char yield of EP-PMAIL1 composite at 700 °C was significantly improved by 108.3% from 12.0% for neat epoxy resin to 25.0%, demonstrating the outstanding catalytic charring effect of PMAIL. Meanwhile, EP-PMAIL6 composite (6 wt% addition) can reach V-0 rating in the UL-94 vertical burning tests easily, and its peak heat release rate and total smoke production of EP-PMAIL6 were dropped by 31.0 and 15.4%, respectively, compared with neat EP. Moreover, the results from cone calorimetry tests showed that the char yield of EP-PMAIL6 was enhanced by 162% from 9.5 to 24.9% compared with neat EP, resulting in a strong intumescent char layer structure with outstanding fire retardance and mechanical properties. The thermo-oxidative stable protective layer retarded the transfer of heat and flammable volatiles during combustion and protected the epoxy matrix from further degradation. In conclusion, our results might provide a new perspective for producing composites with excellent flame retardancy and smoke suppression properties using ionic liquid-based metal–organic hybrid.     

可喷涂约束阻尼涂料约束层制备研究

为制备出可喷涂的环氧约束层涂料,通过多种配方设计,探讨了环氧树脂种类、固化剂种类、活性稀释剂种类及用量、阻燃剂种类及用量等因素对约束层弯曲模量、黏度、阻燃性的影响。结果表明,选用海因环氧树脂HY070复配环氧树脂128、酚醛胺固化剂T31复配腰果酚改性酚醛胺1102、以苄基缩水甘油醚692为活性稀释剂、以Al (OH)₃为阻燃剂制备的约束层综合性能最优。替换现有刮涂型约束层,结合相同阻尼层,进行复合损耗因子测试,整体温域复合损耗因子均升高。