碳纤维表面处理对碳纤维/聚丙烯复合材料界面结合性能的影响

研究了电化学氧化、环氧上浆处理对碳纤维/聚丙烯(CF/PP)复合材料界面结合性能的影响,首先通过AFM、XPS等测试不同碳纤维的表面形貌和化学性质,然后借助微球脱粘实验考察对比不同CF/PP的界面剪切强度(IFSS)。结果显示高温碳化后的碳纤维表面呈惰性,复合材料IFSS仅有3.76 MPa;经过电化学氧化处理,表面粗糙度增大,羟基和羧基基团增多,IFSS增加到4.85 MPa;上浆处理后,表面引入活性的环氧基团,IFSS进一步增加到5.51 MPa,同时界面均匀性也有所改善。根据结果分析,碳纤维表面性质改变引起的界面区域机械锁合、范德华力以及分子链缠结作用增加是界面性能提升的主要原因。但与相容剂相比,传统碳纤维表面处理对CF/PP界面改善效果相对较弱,开发更加有效的改性方法十分必要。     

碳纳米材料表面改性碳纤维及在环氧树脂中的应用

以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂,通过超声的方法分别制备含多壁碳纳米管(MWCNTs)或石墨烯纳米片(GnP)的碳纳米材料表面改性剂,采用浸渍法对预处理碳纤维(CF)(去浆CF)进行改性使碳纳米材料均匀涂覆在纤维表面上,然后采用手糊成型及热压成型工艺制备环氧树脂(EP)/改性CF复合材料,利用扫描电子显微镜和电子万能试验机分析碳纳米材料表面改性剂制备条件对CF表面形貌、复丝拉伸性能的影响,在此基础上,选择各自的最佳表面改性剂制备条件,对比了含MWCNTs或GnP的表面改性剂改性CF对复合材料力学性能的影响。结果表明,碳纳米材料在表面改性剂中的分散状态直接影响CF表面碳纳米材料分布的均匀性和复合材料的性能。超声时间为2h的含MWCNTs表面改性剂和GnP质量分数为0.5%的含GnP表面改性剂对CF的改性效果较好,相应复丝的拉伸强度与去浆CF复丝相比分别提高了59.4%和70.2%,而相应复合材料的弯曲强度相对于EP/去浆CF复合材料分别提高了11.2%和41.1%,层间剪切强度分别提高了35.8%和71.3%。     

热解沉积结合PAMAM接枝改性碳纤维表面

采用热解沉积结合聚酰胺-胺型树枝状高分子(PAMAM)接枝的改性方式对碳纤维进行表面处理,对比了碳纤维原丝(CFs)、只经热解沉积处理碳纤维(PD-CFs)和沉积结合接枝处理碳纤维(PD-PG-CFs)的表面形貌、表面元素组成和质量分数、与极性液体和非极性液体的接触角、表面自由能的变化;制备了不同处理条件下碳纤维/环氧微复合材料,与未处理的碳纤维原丝相比,经热解沉积处理的碳纤维/环氧复合材料的界面剪切强度(IFSS)提高了26.87%,而经沉积结合PAMAM接枝处理碳纤维/环氧复合材料的IFSS则提高了38.81%。通过纳米压痕测试定量的表征了复合材料中碳纤维、热解碳层和树脂基体3者的模量,结果表明,热解碳层的模量介于碳纤维和树脂之间,它所起到的过渡层效应是复合材料界面性能得到改善的重要原因。     

氮化硅/碳纤维/环氧树脂复合材料的制备研究

采用高温模压成型法制备氮化硅/碳纤维/环氧树脂导热复合材料(SiN/CF/EP)。研究了34SiN用量和表面改性对SiN/CF/EP复合材料导热性能、导电性能和力学性能的影响。结果表明,复合材料3434的导热性能随SiN质量分数的增加而增大,当SiN质量分数为40%时,导热率为1.02W/mK;而3434SiN/CF/EP复合材料的导电率随SiN质量分数的增加而呈线性降低;力学性能则随SiN质量分数的增加先343434增大后降低。表面改性有助于进一步提高SiN/CF/EP复合材料的导热性能和力学性能。34     

酸化石墨烯改性环氧树脂及其碳纤维复合材料力学性能研究

针对石墨烯在复合材料增强增韧上的应用,对石墨烯进行了酸化处理,采用超声分散方法制备酸化石墨烯/环氧树脂(EP)浇注体,并在此基础上制备了酸化石墨烯/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)复合材料。分别利用红外光谱和透射电镜表征了酸化石墨烯表面结构和微观形貌,利用拉伸、弯曲、冲击等机械测试手段评价了酸化石墨烯改性EP和CF-EP的力学性能,并利用扫描电镜对复合材料拉伸断面形貌进行观察。试验结果表明:石墨烯酸化处理后,成功在表面引入了羟基、羧基等极性基团;酸化石墨烯可对EP和CF/EP进行有效增强增韧,当其添加量为0.2wt%时,EP拉伸强度和冲击强度分别提高了23.3%和109.8%,CF/EP拉伸强度、弯曲强度分别提高了6.0%和10.6%,当酸化石墨烯添加量为0.5wt%时,CF/EP复合材料层间剪切强度提高了7.4%。微观形貌分析表明,酸化石墨烯对CF/EP增强改性主要是通过对EP进行增强增韧,同时提高CF和EP之间的界面性能来实现的。     

微胶囊改性对不饱和聚酯自修复复合材料界面相容性的影响

采用硅烷偶联剂乙烯基三乙氧硅烷(KH-151)与γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)分别对自修复微胶囊(MUF)进行表面处理改性得到MUF_1和MUF_2,并用KH-570对微胶囊进行接枝改性得到MUF_3,比较了改性剂种类、改性温度和改性方法对微胶囊结构及性能的影响,随后通过OM、SEM、FTIR、XPS、TGA等对MUF的形貌、结构及热性能进行了表征。将改性MUF应用于不饱和聚酯/碳纤维(UP/CF)复合材料中,研究了改性剂种类、改性温度及改性方法对微胶囊与树脂基体界面相容性的影响,并通过FTIR、TGA及力学性能测试考察了复合材料的结构及性能。结果表明:于60℃表面处理改性得到的MUF_1和MUF_2形状规则、表面粗糙;且接枝改性的效果优于表面处理改性。此外,对MUF进行改性可以提高MUF与UP基体之间的界面结合力。几种UP/CF/MUF复合材料中,UP/CF/MUF_3复合材料的综合力学性能最佳,与UP/CF/未改性MUF复合材料相比,其拉伸强度提高了124.5%,冲击强度提高了6.5%,弹性模量降低了20.4%,断裂伸长率降低了3.8%,自修复效率可达70.77%。     

后处理温度对EP/CF复合材料拉伸性能影响

采用模压成型工艺和拉挤工艺制备了加捻碳纤维增强环氧树脂(EP/CF)复合材料,利用微机控制电液伺服万能试验机和扫描电子显微镜研究了不同后处理温度对EP/CF复合材料的拉伸性能和断面微观形貌的影响。研究表明,相对于高温后处理下的EP/CF复合材料,室温后处理下的EP/CF复合材料的拉伸强度较优,其拉伸强度接近890 MPa;而随着后处理温度的升高,EP/CF复合材料的截面和表面显微硬度值呈先上升后下降趋势,当后处理温度为150℃时,其硬度值最优。随着后处理温度的上升,样品的断面形态由撕拉态变为剪切状态,整个断面转变为脆性断面,EP与CF之间的界面变差。较优后处理工艺为低温后处理;同时,常温固化剂下的EP和CF体系选择后处理工艺优化时,后固化温度应接近固化体系温度进行优化处理。     

短纤维增强热塑性聚氨酯弹性体复合材料的性能研究

通过短切碳纤维(CF)与热塑性聚氨酯弹性体(TPU)共混改性制得一系列不同CF质量分数(含量)、不同方法处理CF的碳纤维/TPU复合材料。重点研究了不同CF质量分数和不同表面处理方法对碳纤维/TPU复合材料的微观形态、物理机械性能、热性能和动态力学性能的影响。研究结果表明:随着CF质量分数的提高,复合材料的杨氏模量和压缩模量逐渐提高,当CF质量分数为25%时,拉伸强度出现最大值。热性能和动态性能也均以CF质量分数为25%时最佳。各种表面处理中以胺基硅烷KH5501处理CF对CF/TPU复合材料的机械性能和热稳定性改善效果明显;而TCA-K44和浓硝酸氧化刻蚀CF/TPU复合材料则表现出较好的韧性和弹性。SEM分析结果表明,TPU与CF间具有很好的粘接。     

聚氨酯/环氧树脂互穿网络复合材料的防腐性能研究

采用原位插层聚合与聚合物互穿技术相结合,制备了有机蒙脱土改性的聚氨酯/环氧树脂(PU/EP)互穿网络复合材料。用正交实验研究了异氰酸酯基团与羟基物质的量的比(异氰酸酯指数,R值)、有机蒙脱土含量等对PU/EP复合材料粘结性能的影响,用电化学测试塔菲尔曲线,研究了有机蒙脱土改性PU/EP复合材料的防腐性能。结果表明,最佳合成工艺条件为:异氰酸酯指数为1.0,蒙脱土含量3%,在80℃下反应2 h,制得的PU/EP复合材料剥离剪切强度达10 MPa,最佳合成工艺制得涂层极化电阻为纯环氧树脂涂层的20倍。     

潜伏型上浆剂对CF与MAPP树脂界面作用的影响

本文制备了三种不同潜伏型交联剂含量的上浆剂,DH1.5%、DH3.0%和DH6.0%,通过处理上浆提高碳纤维(CF)与马来酸酐接枝聚丙烯(MAPP)树脂之间的界面作用。利用微脱粘实验表征复合材料的界面剪切强度(IFSS),并利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和扫描电子显微镜(SEM)表征界面增强作用。结果表明:随着上浆剂中潜伏型交联剂含量的增加,复合材料的IFSS值也随之增加,当使用DH6.0%处理CF时,IFSS值达到7.42 MPa,相较于不做处理的CF/MAPP复合材料提高了204.1%。从FTIR和SEM的结果可知界面性能的提高是由于潜伏型交联剂会在复合材料界面处与CF、MAPP发生化学键合作用。     

分解炉扩径的技术改造

我厂3号回转窑(Φ4m×60m)生产线在1996年年底由SP窑(产量912t/d)改为NSP窑(产量1320t/d),预分解系统为四级旋风预热器带离线式分解炉     

乙烯酮(双乙烯酮)下游产品废水的治理技术

乙烯酮(双乙烯酮)是十分重要的化工中间体,其下游产品较多。江苏某化工厂开发生产乙烯酮(双乙烯酮)下游产品三十多个,年生产规模三万多吨,是国内以乙烯酮(双乙烯酮)为中间体生产精细化学品的综合骨干企业。针对乙烯酮(双乙烯酮)下游产品废水特点,该厂结合企业实际,开展了产品优化,结构调整,清洁生产,资源循环利用,节水降耗等工作,从源头削减了污染物的生产。同时投资二千多万元新建预处理装置三套,6000m3/d废水生化处理装置一套,使全厂乙烯酮(双乙烯酮)下游产品的废水得到了有效的治理。     

水泥水化热测定方法综述

水泥水化热是中、低热水泥和核电工程用水泥的一项关键的技术指标。全球范围内测定水泥水化热的方法有溶解法、直接法/半绝热法、等温传导量热法三种。本文总结了中、美、欧相关方法标准,对其测试原理、仪器设备、试验过程等方面进行了比对,并对其在领域的应用做了简单的概括。     

基于组件技术的化工原理实验课件的设计

利用组件技术开发化工原理实验课件,给出了系统层、组件库层和应用层的架构划分。重点讨论了组件库的设计,给出了流体阻力这一典型实验的实现描述。实践证实,基于组件技术可以提高仿真实验的开发效率。     

Effect of Plastic Component of Defromation on Accuracy of Prediction of Functional Properties of Polymeric Materials

Fibre Chemistry - Classical methods for predicting polymeric materials deformation processes are based on numerical solution of governing Boltzmann-Volterra viscoelasticity type of equations, which...     

Calorimetric and Computational Study of Enthalpy of Formation of Diperoxide of Cyclohexanone

A thermochemical rather simple experimental technique is applied to determine the enthalpy of formation of Diperoxide of ciclohexanone. The study is complemented with suitable theoretical calculations at the semiempirical and ab initio levels. A particular satisfactory agreement between both ways is found for the ab initio calculation at the 6–311G basis This set level. Some possible extensions of the present procedure are pointed out.     

壳聚糖脱乙酰度测定方法研究新进展

主要介绍近年来壳聚糖脱乙酰度测定方法研究新进展,概述了双突跃电位滴定法——加酶预处理、光纤折射传感法、拉曼光谱法、库仑滴定法等测定原理与特点,并作出比较,为相关科学研究和工业生产测定方法的选择提供理论参考。     

Semi-empirical equation of state of metals. Equation of state of aluminum

A semi-empirical equation of state for metals is described. Its capabilities are demonstrated by the example of the equation of state for aluminum. New experimental data are presented on the location of the isentrope of aluminum for unloading from the state at p = 229.71 GPa on the shock adiabat to an aerogel (SiO₂) of density 0.08 g/cm³. __________ Translated from Fizika Goreniya i Vzryva, Vol. 44, No. 2, pp. 61–75, March–April, 2008.