低温发泡制备酚醛泡沫材料及其表征

采用40℃低温发泡的方法制备酚醛泡沫,研究了发泡剂、表面活性剂和固化剂对泡沫的表观密度和压缩强度的影响,讨论了低温发泡对泡沫力学性能、导热性能、泡孔形态、阻燃性能、微观结构和热稳定性的影响。试验结果表明,40℃低温发泡对酚醛泡沫的阻燃性和热稳定性影响较小,泡沫的韧性和脆性得到了明显改善,泡孔孔径更小、分布更加均匀。     

硼改性酚醛泡沫复合材料的制备与性能研究

为改善酚醛泡沫的耐高温性能,实验将适量的B2O3引入酚醛泡沫,经模压成型、固化后,制备出硼改性酚醛泡沫复合材料;研究了硼改性酚醛泡沫复合材料的微观结构,以及不同的硼含量对酚醛泡沫的压缩性能、耐高温性能的影响。结果表明,硼改性酚醛泡沫的压缩断裂特征为假塑性断裂模式;引入适量的B2O3,可改善树脂基体相的韧性,提高酚醛泡沫复合材料的压缩强度,当B2O3含量为质量分数4%时,酚醛泡沫的压缩强度最大,为10.14 MPa,比纯酚醛泡沫提高了5.18%。硼改性有利于酚醛泡沫的高温稳定性,酚醛泡沫的热分解温度和残碳率均随硼含量的增加而有所提高;当B2O3含量为质量分数7%时,酚醛泡沫的耐高温性能最优,其失重10%时的热分解温度为447℃,比纯酚醛泡沫提高了76.68%;其800℃下的残碳率为66.37%,较纯酚醛泡沫高出16.05%。     

羧基碳纳米管增强酚醛泡沫的压缩性能及热性能

研究了羧基碳纳米管(CNT-COOH)增强酚醛泡沫复合材料的制备工艺、微观结构、压缩性能和热性能,并结合红外光谱和泡沫在不同压缩应变下的变形破坏形貌,探讨了CNT-COOH对酚醛泡沫的增强机制。结果表明,CNT-COOH作为异相成核剂,使酚醛泡沫泡孔的平均尺寸减小,泡孔密度增大; 随着酚醛泡沫中CNT-COOH含量增加,CNT-COOH/酚醛泡沫复合材料的压缩模量和压缩强度提高。红外分析表明,CNT-COOH可能未与酚醛泡沫发生固化反应。CNT-COOH/酚醛泡沫复合材料在不同压缩应变下的SEM分析表明,CNT-COOH位于泡孔的孔壁上,并通过CNT-COOH/酚醛泡沫的界面传载作用承受了一定载荷,增强了泡沫的力学性能。热重分析和垂直燃烧试验表明,CNT-COOH作为稳定剂,降低了泡沫的热降解速率,使其热稳定性和阻燃性能均略有提高。     

TiC/Ti_3SiC_2泡沫陶瓷的制备和性能

采用聚氨酯泡沫为原始骨架,用高频感应加热反应熔渗制备TiC/Ti_3SiC_2泡沫陶瓷,研究了在制备过程中不同阶段泡沫体的Ti含量对其相组成、微区化学成分、显微组织以及抗压缩性能的影响。结果表明,随着泡沫体中Ti含量的增加,在其骨架中柑继生成TiC、Ti_3SiC_2及少量的Ti_5Si_3.骨架的致密度提高,泡沫材料...     

硼酚醛/杉木粉复合材料的制备与性能

以杉木粉为原料、硼酚醛预聚体为前驱体,采用溶胶-凝胶法制备了硼酚醛/杉木粉复合材料。采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热失重等分析方法,研究了该复合材料的结构和相关性能。结果表明,木材中的羟基与硼酚醛预聚体上的羟基发生了缩合反应,形成了比较稳定的B-O-C键,木材纤维素的结晶被破坏,介观空隙消失;木粉用量的增加会导致复合材料缩合反应程度下降,木材纤维素结晶遭破坏程度降低。缩合反应生成的强化学键显著提高了复合材料的耐热性能,使失重10%时的热分解温度从270℃(木粉)提高到547℃。复合材料的吸水率远小于木材,而冲击强度、拉伸强度均呈现随木粉用量的增加先增大后降低的趋势。     

纤维增强ZrO2泡沫陶瓷的制备及导热性能

ZrO₂气凝胶具有比表面积大、吸附能力强、隔热等优异性质,在催化剂载体、气体过滤材料、高效隔热材料、高温构件等领域具有广阔的应用前景。然而,氧化锆气凝胶在高温环境下因晶型转变导致孔结构破坏、骨架结构坍塌而表现出较差的力学性能,使其在实际应用中受限。采用纤维增强方法,在高热稳定氧化锆气凝胶基础上,通过H₂O₂发泡法制备了高强度ZrO₂泡沫陶瓷,并对其进行了制备工艺以及高温热温度性、表观密度、气孔率、抗压强度和导热性能进行测试分析。测试结果表明,气凝胶与纤维增强结合的泡沫陶瓷经5 h、1 400℃高温处理后仍然保持四方晶相结构,表现出优良的高温热稳定性。当纤维含量为35%时,氧化锆泡沫陶瓷抗压强度最佳,为15.3 MPa。当纤维含量为30%、H₂O₂与ZrO₂气凝胶质量比为4∶8时,泡沫陶瓷的表观密度最低,仅为1.104 g·cm^-3,气孔率为81.6%,且分别在室温、1 000℃条件下,泡沫陶瓷的导热系数分别为0....     

SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料的制备和性能

将SiC泡沫陶瓷氧化,用挤压铸造法制备SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料并对其退火,研究了制备工艺和SiC泡沫陶瓷的体积分数对其微观组织和力学性能的影响。结果表明,在1250℃氧化48 h后在SiC泡沫陶瓷表面生成了厚度为1 mm的SiO2反应阻挡层。在双连续相复合材料的制备过程中,SiO2反应阻挡层抑制Fe与SiC的化学反应,避免了脆性化合物Fe3Si的生成,改善了基体与增强体的界面,使复合材料的抗弯强度提高2倍,压缩强度提高18%。当SiC泡沫陶瓷的氧化时间增至72 h时,SiC泡沫陶瓷表面SiO2的厚度过大。SiO2与基体和增强体热膨胀系数不匹配,使复合材料内相界面间的残余应力增加,导致其性能下降。将SiC泡沫陶瓷/Fe基双连续相复合材料在600℃退火4 h,可降低复合材料中的残余应力,提高复合材料的性能。SiC的体积分数较低时,金属基体的桥接、偏转裂纹的作用比较大,复合材料的弯曲强度高,变形程度大。随着复合材料中SiC体积分数的增大,SiC骨架筋增粗,其承载能力加强,复合材料的压缩强度呈提高的趋势。     

ZrO2泡沫陶瓷的制备及性能研究

以CeO2/Y2O3复合添加剂共稳定的TZP(四方氧化锆多晶)超细粉末为主要原料,用有机泡沫前驱体浸渍法制备多孔陶瓷。论述了有机泡沫前驱体性质、浸浆工艺、浆料组分以及烧结温度对泡沫陶瓷力学性能与显微结构的影响。得出使用弹性好、孔筋强度高、对浆料有良好吸附性的有机前驱体可以获得力学性能优良的泡沫陶瓷,并且当浆料中Al2O3为5%(w)、浆料涂覆量在0.7 g/cm3、烧结温度在1580℃时可获得最优力学性能的泡沫陶瓷材料。     

酚醛泡沫衍生多孔炭的制备及其电化学性能研究

以苯酚、甲醛为原料,利用水热合成法制备酚醛泡沫前驱体,经炭化和KOH活化后制备具有高比表面积的多孔炭PAFc。采用X射线衍射、扫描电镜和N₂吸附-脱附等方法对多孔炭进行表征。结果表明：当炭化温度为800℃、活化比例为1∶2时制备的多孔炭含有丰富的孔结构和高比表面积(1692.24m²/g)。此外,多孔炭也表现出优异的电化学性能,电流密度为1A/g时多孔炭的比电容达255.6F/g,循环5000次后,电容保持率为97.3%。     

KH-570接枝改性碳纤维/乙烯-醋酸乙烯共聚物复合泡沫材料的制备及表征

采用浓H₂SO₄/浓HNO₃混合酸对碳纤维(CF)进行表面氧化处理得到氧化碳纤维(OCF),再利用γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH-570)与OCF进一步反应得到KH-570接枝改性碳纤维(KCF),随后将其应用于乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)复合泡沫材料中。利用FTIR、XPS、Raman、FESEM和电子万能试验机等考察了碳纤维的表面改性效果以及碳纤维/EVA复合材料的结构与性能。结果表明:氧化和接枝反应均可以增加碳纤维表面的活性官能团含量和粗糙度,从而改善碳纤维与EVA基体之间的相容性,使碳纤维/EVA复合泡沫材料的物理性能得到改善。相同条件下,KH-570接枝改性碳纤维/EVA复合泡沫材料的物理性能更优异。      

EVA/TiO2纳米复合材料的制备与性能

采用两种方法优化EVA/TiO2纳米复合材料的制备方法与工艺参数,选取性能最佳的一步法制备样本,进一步应用FESEM方法表征纳米粒子的粒径及分散状态,并测试材料力学性能。研究发现,基于神经网络和遗传算法的优化方法比正交实验分析优化方法更佳;纳米TiO2微粒在EVA基体中分散良好,拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量均有所提高,起到了增强增韧作用。纳米TiO2填充量为5%时,拉伸强度提高最多;纳米TiO2填充量为1%时,断裂伸长率提高最多;随着纳米TiO2填充量的增加,弹性模量整体呈上升趋势。     

明胶-CaO-SiO2-TiO2生物活性材料的制备与研究

采用溶胶-凝胶法以明胶、γ-环氧丙基氧丙基三甲氧基硅烷(GPSM)、钛酸异丙酯(TiPT)及硝酸钙为原料合成了一种新的生物活性杂化材料.利用模拟体液(SBF)进行体外生物活性测试表明含钙材料表现出一定的生物活性,并且随钙含量的变化生物活性也不同.通过力学性能测试证明了钛含量适当的材料具有与松质骨相似的力学性能.明胶-CaO-SiO2-TiO2杂化材料有望成为一种新型骨修复材料.     

Ti3C2Tx/聚酰亚胺复合材料的制备及性能

为了改善聚酰亚胺（PI）的热学性能和冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等力学性能,通过液相刻蚀三元层状陶瓷Ti₃AlC₂制备了二维层状结构纳米Ti₃C₂T_x,利用XRD、FE-SEM对产物进行了物相分析和微观结构表征;采用湿法球磨和热压成型法制备了不同Ti₃C₂T_x含量的Ti₃C₂T_x/PI复合材料,考察了Ti₃C₂T_x对复合材料热学性能、冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等的影响,并分析了断面形貌。结果表明,所制备的Ti₃C₂T_x为纳米片层结构,片层厚度为20~50 nm,片层堆叠;二维Ti₃C₂T_x在PI基体中分散均匀,且固化过程中PI进入Ti₃C₂T_x层间提高了二者之间的结合力,使界面结合良好;Ti₃C₂T_x纳米片的添加提高了PI的玻璃化转变温度并改善了基体的冲击断裂强度、弯曲强度和硬度等,当Ti₃C₂T_x添加量为0.25wt%时,Ti₃C₂T_x/PI复合材料的玻璃化转变温度提高了17℃,冲击断裂强度提高了31%。     

SiO2/聚四氟乙烯复合薄膜的制备及力学性能

采用空气辅助干法共混、冷压烧结并车削成膜的方法制备了SiO₂填充量为35wt%、厚度为50 μm的聚四氟乙烯（PTFE）基复合薄膜。系统研究了SiO₂颗粒粒径对SiO₂/PTFE薄膜复合材料的孔洞缺陷和力学性能等的影响,并研究了SiO₂在PTFE中的分散情况及分子间相互作用对其性能变化的影响机制。结果表明,随SiO₂粒径的逐渐增大,其在PTFE中的分散趋于均匀,同时PTFE能更好地包覆粒子,因此SiO₂/PTFE薄膜孔洞缺陷逐渐减少,力学性能逐渐增强;当SiO₂的粒径D₅₀为12 μm时,其在PTFE中的分散均匀性最佳,SiO₂/PTFE复合薄膜孔洞缺陷最少,具有较好的力学性能,断裂伸长率达19.5%,拉伸强度达9.2 MPa。      

Mechanical properties and toughening mechanism of WC-doped ZrB2–ZrSi2 ceramic composites by hot pressing

WC-doped ZrB₂–ZrSi₂ ceramic composites were fabricated by hot pressing at temperatures ranging from 1450 °C to 1550 °C. The influence of ZrSi₂ content on the mechanical properties of the composites was investigated by means of three point bending test and single edge notched-beam test, respectively. The microstructure and phase composition were characterized by scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD) analysis. The results revealed that: (i) the highest relative density was 99.5% for the composite fabricated at 1550 °C; (ii) the doping of WC refined the grain size and led to an anisotropic grain growth which was evidenced by the occurrence of elongated grains; (iii) the highest strength and fracture toughness were 585 MPa and 6.87 MPa m^1/2, respectively; (iv) the main toughening mechanism was considered as the pull out of elongated grains and the deflection of cracks.     

胺基化反应增容PC/ABS共混物

采用熔融共混方法制备了ABS树脂接枝马来酸酐接枝共聚物(ABS-g-MAH),将接枝共聚物与1-(2氨乙基)哌嗪反应制备了增容剂,通过红外光谱表征确定了预期反应的发生.将增容剂部分替代聚碳酸酯(PC)/ABS共混物中的ABS树脂,考察了增容剂对PC/ABS共混物的力学性能的影响.结果表明,加入增容剂后,PC/ABS共混...     

疏水性聚酰亚胺增强SiO2气凝胶复合材料的制备与表征

采用化学交联、溶胶-凝胶和表面改性的方法,制得疏水性聚酰亚胺（PI）增强SiO₂气凝胶复合材料。以均苯四甲酸二酐（PMDA）和4’,4’-二氨基二苯醚（ODA）为聚合单体,3-氨丙基-三己氧基硅烷（APTES）为封端剂,合成APTES封端的聚酰亚胺,与正硅酸乙酯（TEOS）混合形成前驱体。采用酸碱两步催化凝胶、湿凝胶依次进行表面疏水改性、溶液置换及CO₂超临界干燥,得到聚酰亚胺增强SiO₂气凝胶复合材料样品。利用FTIR、SEM、比表面积测试仪、万能材料试验机、接触角分析仪等表征样品的化学组成、微观形貌、孔结构、力学性能及疏水性能等。结果表明：PI质量分数为6wt%的样品密度为0.124 g/cm³,比表面积为724 m²/g,平均孔径尺寸为14 nm,接触角为134°,抗压强度为0.295 MPa。20wt%含量的PI增强SiO₂气凝胶样品抗压强度为0.556 MPa。     

稀土/MoSi2复合材料的磨损性能及机理研究

采用磨损试验机、压痕法、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）及微探针等研究了稀土／MoSi2复合材料的力学性能、磨损性能及机理。结果表明，随着磨损载荷的增加，RE／MoSi2复合材料的摩擦系数逐渐下降，当负荷〉90N时，其摩擦系数与纯MoSi2样品的摩擦系数相当。当磨损载荷为50N时，RE／Mo—Si2复合材料的磨损率最大（28．95mg／km），当负荷为80～120N时，其磨损率比纯MoSi2材料下降了至少65％。该复合材料的磨损机制主要是粘着磨损和脆性断裂。