主链含柔性单元聚酰亚胺纤维的制备及性能

传统聚酰亚胺(PI)具有典型的刚性棒状结构及强烈的分子链间相互作用,赋予其优异的力学性能、突出的耐热稳定性及耐紫外辐照性能等。然而,刚性的大分子结构使PI初生纤维后处理较为困难,力学性能不佳。为解决这一问题,在PI主链中引入柔性醚键单元,明显改善了纤维的高温拉伸性能。同时,通过调节主链中醚键单元含量及纤维后处理工艺,实现了PI化学结构及纤维聚集态结构的有效调控,明显提升了纤维的力学性能。当分子结构中柔性醚键单体物质的量分数为20%,在500℃牵伸时,拉伸强度达到2.47 GPa,模量为73.78 GPa,断裂伸长率为4.1%。     

静电纺丝制备甚低介电常数聚酰亚胺/纯硅沸石复合纤维膜

采用静电纺丝技术制备聚酰亚胺(PI)纤维膜,并通过考察纺丝条件对PI纤维形貌的影响确定制备PI纤维膜的合适条件。在此基础上,将3-氨丙基三乙氧基硅烷表面改性纯硅沸石纳米晶(A-PSZN)引入聚酰胺酸(PAA),通过静电纺丝及热酰亚胺化处理制备PI/A-PSZN复合纤维膜,并对纤维膜的介电常数和力学性能进行详细研究。研究结果表明制备形貌规整的PI纤维的合适条件为:PAA溶液固含量为15%(wt),外加电压为15 k V,接收距离为15 cm;在1 MHz测试频率下PI纤维膜的介电常数为1.61,尽管添加A-PSZN并未对纤维膜的介电常数带来明显影响,但是有利于提高纤维膜的力学性能,PI/7%(wt)A-PSZN杂化纤维膜的杨氏模量和拉伸强度分别由基体的0.15 GPa和29.4 MPa提高至0.584 GPa和41.3 MPa。     

高温对几种有机高性能纤维力学性能及结构的影响

轻质高强、温度适应范围广的有机高性能纤维常应用于高温过滤、国防军事、特殊防护、航空航天等领域。为探究几种有机高性能纤维的耐热性能及结构变化,采用扫描电子显微镜、热重分析仪、傅里叶红外光谱仪研究了聚酰亚胺纤维(PI)、聚芳酯纤维(PAR)Vectran~?、聚芳酯纤维(PAR)Yokolar~?和芳纶Ⅲ纤维在200℃～350℃高温下处理一定时间后的表面形貌、拉伸性能、化学结构变化。结果表明:PI、Vectran~?、Yokolar~?和芳纶Ⅲ单纤维拉伸断裂应力分别为3.3 GPa、4.0 GPa、3.9 GPa和5.0 GPa,经过200℃～350℃高温条件长时间处理后,PI纤维表面无明显缺陷,其余三种纤维沟槽、颗粒等缺陷结构增多;PI纤维的红外光谱图特征峰没有特别明显的变化,相应官能团未被高温完全破坏,其他三种纤维红外光谱图中特征峰强度有不同程度减弱或消失,有化学键发生断裂;耐热性能PI芳纶ⅢVectran~?Yokolar~?,质量损失5%时对应的温度分别为529℃、506℃、472℃和445℃;分子链的断裂和表面缺陷增多是纤维力学性能下降的关键影响因素。     

聚乙烯醇/磺酸化碳纳米管复合纤维的制备与性能研究

采用湿法纺丝法制备了聚乙烯醇/磺酸化多壁碳纳米管(PVA/s-MWCNTs)复合纤维,并对复合纤维的结构与性能进行了表征。结果表明:当纤维中s-MWCNTs质量分数为5%时,s-MWCNTs均匀地分散在PVA基体中,当s-MWCNTs质量分数增加到8%时,纤维中出现少许s-MWCNTs团聚体;随着s-MWCNTs含量的增加,复合纤维的结晶度逐渐降低,PVA微晶取向度先增大后减小,纤维的模量和断裂强度均先增大后减小,电导率逐渐增加;当s-MWCNTs质量分数为5%时,纤维力学性能较好,其断裂强度和模量分别为0.83GPa和15 GPa,而s-MWCNTs质量分数为8%时,纤维电学性能较好,其电导率为0.65 S/m。     

纳米SiO2对EP／国产芳纶Ⅲ纤维复合材料性能的影响

选择纳米SiO2作为增强材料改性环氧树脂(EP)基体,与国产芳纶Ⅲ纤维缠绕成复合材料。研究了不同含量的纳米SiO2对EP基体拉伸性能和冲击性能的影响;通过NOL环复合材料剪切强度测试和纤维缠绕Φ150mm容器水压爆破实验,研究了不同含量纳米SiO2对EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料层间剪切强度和纤维强度转化率的影响。结果表明,EP基体中纳米SiO2质量分数为3%时,对基体拉伸和冲击性能均有显著改善,拉伸强度和冲击强度分别提高28.8%和22.6%,EP/国产芳纶Ⅲ纤维复合材料的层间剪切强度达到最大值,比未改性配方高出约56.8%;Φ150mm容器水压爆破结果表明,纳米SiO的加入使纤维强度转化率平均提高7%以上。     

干法纺丝聚(苯并咪唑-酰亚胺)纤维的制备及性能研究

以3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐为二酐单体,对苯二胺和2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑为二胺单体,在非质子溶剂中合成前驱体聚酰胺酸,采用干法纺丝、热环化及热拉伸制备聚(苯并咪唑-酰亚胺)(简称聚酰亚胺)纤维(PI纤维),研究了不同拉伸倍数下的PI纤维的结构及性能。结果表明:PI纤维表面光滑致密,截面为肾形;随着拉伸倍数提高,PI纤维的取向度和力学性能提高;当拉伸倍数为6.35时,其取向因子为0.81,拉伸强度为2.31 GPa,拉伸模量达到117.0 GPa;随着拉伸倍数提高,PI纤维的玻璃化转变温度(T_g)逐渐降低,T_g为324~342℃;PI纤维在500℃以上开始热分解,具有良好的热稳定性能。     

纳米SiO2改性PTMG型TPU的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂对纳米SiO_2(nanoSiO_2)进行功能化改性制备nanoSiO_2—NH_2粒子,将其均匀地分散在扩链剂中,采用原位聚合制备聚四氢呋喃二醇(PTMG)型的热塑性聚氨酯(TPU)弹性体,并对其进行测试和表征。结果表明:nanoSiO_2—NH_2的加入使TPU的拉伸强度有明显的提高,当w(nano SiO_2—NH_2)为0.4%时,拉伸强度达到42 MPa,180℃下聚合物的熔融黏度为2 000 Pa·s,熔体流动速率为4.5 g/min,说明其加工性能最优;随纳米粒子的增多,TPU的热分解温度也不断提高,当w(nanoSiO_2—NH_2)为1.0%时,T_(30%)达到391.3℃。这种原位聚合的方法提高了PTMG型TPU的力学性能和耐热性,拓宽了聚醚型TPU的应用领域。     

高热稳定性聚酰亚胺抗静电复合薄膜的制备与表征

采用原位聚合法制备了聚酰亚胺(PI)/掺锑二氧化锡(ATO)抗静电复合薄膜。采用红外光谱分析仪FTIR(ATR)、扫描电镜(SEM)、热失重仪(TGA)、热机械分析仪(TMA)及电子万能试验机测试了薄膜的结构和性能。结果表明,ATO导电粒子在PI中分散良好,PI/ATO复合薄膜的热稳定性比纯PI明显提高,ATO的加入可以有效增强PI的抗静电性能,当质量分数为10%时,复合薄膜表面电阻率可降至1010Ω,达到抗静电材料要求的范围。     

PBS/蒲草纤维复合材料的制备与性能

用蒸汽爆破后的蒲草纤维与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)制备复合材料,研究蒲草纤维的质量分数对复合材料力学性能、热学性能以及流变性能的影响。研究结果表明:随着蒲草纤维组分的增加,复合材料的弯曲强度和弯曲模量有明显提高,而冲击强度呈现先增大后减小的趋势,当蒲草纤维质量分数为5%时,冲击强度达到最大值5.49 k J/m2。热重分析结果表明蒲草纤维与PBS基体间存在互补作用使复合材料在高温条件下的热稳定性提高。DSC结果表明:随着蒲草纤维质量分数的增加,复合材料的结晶度和熔融温度都呈现增大趋势。平板流变结果表明:蒲草纤维降低了PBS分子的运动能力,增加了复合材料的黏度。     

超细二氧化硅纤维/橡胶复合材料的结构与性能研究

通过静电纺丝技术制备了直径为300~500 nm的超细二氧化硅纤维,制备的纤维进一步研磨和超声处理得到二氧化硅短纤维,然后将其填充到胎面胶中,分析了不同取向的二氧化硅纤维对胎面胶物理机械性能与动态力学性能的影响。结果表明：二氧化硅纤维在胎面胶基体中有着良好的分散,可以明显提高复合材料的100%定伸模量。在动态性能上,当纤维取向方向与分子链方向一致时,其60~80oC损耗因子最小。当纤维取向方向与分子链方向垂直时,0~-20oC损耗因子最大。因此该二氧化硅纤维作为一种新型增强填料在胎面胶上有着良好的应用前景。     

亚麻/聚酯复合材料

以纤维束混合的方式制备脂肪族聚酯和天然亚麻纤维复合材料。研究了加工条件对纤维长度分布的影响以及复合材料的力学性能对纤维含量的依赖性。依据纤维取向度效率系数(η0)的广义混合规律方程,复合材料的拉伸模量随纤维含量变化而变化。随纤维的加入,聚酯/亚麻复合材料的强力趋于减小,这表明基体树脂与增强纤维之间无黏合。为改善基体树脂与纤维之间的黏合作用,对经表面化学改性的亚麻纤维进行了测试。结果表明:当复合材料中体积分数25%的天然纤维被含有醋酸基的纤维所替代时,其强力将增加30%;含有戊酸盐基或表面接枝聚乙二醇链纤维的复合材料强力并无明显变化。     

滑石粉对聚酰亚胺/二氧化锆复合薄膜的影响

本文以PMDA与ODA为原料制得的聚酰亚胺(PI)为研究对象,用溶液法制备不同添加剂含量的聚酰胺酸/滑石粉/二氧化锆(PAA/Talc/ZrO_2)复合溶液,以5℃/min的升温速率从室温升到300℃制备PI复合薄膜。通过偏光显微镜、广角X射线衍射仪、热重分析仪以及万能拉伸试验机对其复合薄膜进行表征及测试。研究结果表明:随着添加剂Talc和ZrO_2的加入,能够诱导聚酰亚胺分子围绕其进行结晶。当Talc和ZrO_2总添加量为3%,Talc和ZrO_2的配比为5∶1时,复合薄膜的综合性能最佳。     

纳米CaCO_3对CE及CE/EP基体的改性研究

通过力学性能测试和扫描电镜、热重分析以及红外光谱测试研究了纳米CaCO3的加入量对氰酸酯(CE)及CE/环氧(EP)基体力学性能及热性能的影响。结果表明,适量的纳米CaCO3的加入,可有效地改善CE或CE/EP基体的韧性和强度。当纳米CaCO3的质量分数为3%时,两改性体系的冲击强度和拉伸模量均达到最大值,CE/EP/CaCO3体系较CE/CaCO3体系具有更高的冲击强度(7.8kJ/m2)和较低的拉伸模量(100.5GPa)。纳米CaCO3的加入有利提高基体的热稳定性,但CE/EP/CaCO3三元体系的热稳定性仍明显低于纯CE或CE/CaCO3二元体系。     

用于海水淡化的氧化石墨烯/聚酰亚胺复合薄膜的性能研究

将改进Hummer法合成的氧化石墨烯(GO)分散到聚酰亚胺(PI)基体中,运用真空抽滤装置制备用于海水淡化的GO/PI复合薄膜,对复合薄膜的性能进行研究。结果表明:适量的GO(质量分数为0. 010)能够明显改善薄膜的表面形貌,消除或减少薄膜表面孔洞和裂纹;与PI薄膜相比,GO/PI复合薄膜的亲水性能和拉伸性能提高;加入适量的GO(质量分数为0. 010)后,复合薄膜具有较好的脱盐性能,且随着温度升高,脱盐性能提高,当温度达到75℃时,其具有较大的离子去除率(99. 4%)和水渗透量(36. 1 kg·m~(-2)·h~(-1));经多次试验后,复合薄膜的脱盐性能仍能保持较高水平,稳定性较好。GO/PI复合薄膜有望成为一种用于海水淡化的新型反渗透薄膜。     

表面活性剂对Ni-P-高岭土复合镀层耐蚀性能的影响

以低碳钢为基体,通过在化学镀液体系中加入高岭土粒子获得Ni-P-高岭土复合镀层,研究了表面活性剂种类及用量对复合镀层性能的影响.实验过程中采用金相显微镜和极化曲线分别对复合镀层的表面形貌和耐蚀性能进行测试.结果表明:当采用聚乙二醇和十二烷基苯磺酸钠时,复合镀层的耐蚀性能较好,而采用三乙醇胺和十六烷基三甲基溴化铵时,镀层...     

AZ91D铸造镁合金微弧氧化/化学镀镍层与基体间界面结合研究

以AZ91D铸造镁合金为研究对象,对镁合金进行微弧氧化/化学镀镍进行处理获得了优良的复合镀层,试验分别测试了复合镀层的相组成、沉积速率和结合力。结果表明:随着Ni2+/H2PO2-比值的减小,复合镀层的非晶态结构越来越明显,当Ni2+/H2PO2-比值大约为2.7时,复合镀层沉积速率最大;当Ni2+/H2PO2-比值为1时,复合镀层与基体间结合力最大,而比值为0.5时,二者间结合力最小。     

聚酰亚胺/聚苯胺-TiO_2复合薄膜制备及表征

以4,4'-二氨基二苯醚(ODA)和均苯四甲酸二酐(PMDA)为单体,以聚苯胺-二氧化钛(PANI-TiO_2)为掺杂物,用原位聚合和超声振荡法制得聚酰胺酸/聚苯胺-二氧化钛溶液,经热亚胺化制得聚酰亚胺/聚苯胺-二氧化钛(PI/PANI-TiO_2)复合薄膜。采用FTIR、SEM、TG-DTG、介电常数、电子万能试验机等对复合薄膜的结构、形貌和性能进行了表征与测试。结果表明:PI/PANI-TiO_2薄膜的热亚胺化完全,PANI-TiO_2粒子在PI基体中分布均匀。掺杂10%(以反应制得PI的质量为基准,下同)PANI-TiO_2的PI/PANI-TiO_2复合薄膜的综合性能优于纯PI,其拉伸强度由纯PI的14.8 MPa提高到43.8 MPa;初始分解温度由纯PI的435℃提高到518℃,800℃时的残炭量达到57.7%;介电常数由3.38提高到3.86,介电损耗由0.0013提高到0.0040。     

热氧老化对长玻璃纤维增强PP材料动态流变性能影响

通过熔融共混法制备长玻璃纤维增强聚丙烯(LGFPP)复合材料,采用旋转流变仪和扫描电子显微镜测试研究了不同热氧老化时间下复合材料的动态流变行为。结果表明,热氧老化过程PP发生降解,分子量降低,同时随老化程度的加深分子链的缠结以及分子间相互作用力逐渐被削弱,分子链松弛能力增加;树脂的降解过程容易在纤维与基体的界面区域进行,使得纤维与基体的界面性能下降,粘结力下降。因此,随老化时间的增加复合材料的储能模量、损耗模量、损耗因子以及复数黏度都呈现下降趋势。     

聚丁二酸丁二醇酯扩链及其发泡行为的研究

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为基体,ADR-4370S为扩链剂,通过熔融共混法制备了扩链PBS;通过扭矩曲线、凝胶含量测试、差示扫描量热仪测试、旋转流变仪测试,研究了PBS扩链前后分子结构、热性能、流变性能的变化;利用超临界二氧化碳(CO_2)作为物理发泡剂,通过间歇式釜压发泡成型制得不同类型的PBS泡沫样品,研究了扩链剂添加量和发泡温度对PBS发泡行为的影响。结果表明,随着扩链剂的加入,PBS的分子链由线形转变为长支化结构,甚至形成了部分交联网状结构;PBS的结晶温度和黏弹性逐渐提高;当扩链剂添加量为1.5份(质量份,下同),发泡温度为105℃时,PBS的发泡倍率取得最大值。     

热拉伸条件对聚酰亚胺纤维结构和性能的影响

研究了热拉伸温度以及拉伸倍率对3,3',4,4'-联苯四甲酸酐(BPDA)、对苯二胺(PDA)以及2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(BIA)三元共聚聚酰亚胺纤维聚集态结构和性能的影响。结果表明:提高热拉伸温度,可促进聚合物分子链运动,形成更规整的聚集态结构;合适的拉伸倍率使纤维获得充分拉伸;在460℃、热拉伸倍率为2.5时,所制备的共聚聚酰亚胺纤维的拉伸强度和弹性模量分别为3.31 GPa和137 GPa,表现出最优的力学性能。