用于骨内固定复合材料的可全降解聚磷酸钙纤维增强不饱和聚酯酰胺脲树脂的性能

通过融熔缩聚法合成出一种低成本的不饱和聚酯酰胺脲树脂并表征了其性能。以此为基体,聚磷酸钙纤维(CPPF)为增强体,引入一定量的交联剂和引发-促进剂经室温交联后再在一定温度深度交联成可完全降解的CPPF/不饱和聚酯酰胺脲树脂复合材料,研究了其物理力学和降解性能。结果表明,合成的基体树脂中加入20%交联剂室温预交联再热处理后复合材料具有较高的力学强度;当CPPF的质量分数超过60%时,复合材料的力学强度出现下降的趋势,降解3个月后,含30%CPPF和50%CPPF的复合材料的弯曲强度分别能保持143MPa和148MPa。     

建筑用聚酯玻纤复合材料的制备与性能分析

选择不饱和聚酯树脂为基体材料，以玻璃纤维为增强相，采用模压成型工艺制备了不同玻璃纤维掺杂量(0,5%,10%,15%和20%(质量分数))的聚酯玻纤复合材料，分析了玻璃纤维含量对复合材料的微观形貌、热稳定性、拉伸性能和弯曲性能的影响。结果表明，聚酯玻纤复合材料中玻璃纤维和不饱和聚酯主要以物理作用为主，适量的玻璃纤维掺杂后能与聚酯基材紧密结合，分布具有方向性。随着玻璃纤维掺杂量的增大，聚酯玻纤复合材料的分解温度先增大后减小，且耐热性能提高，当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时，复合材料的T_50%达到最大值368.47℃。力学性能测试表明，随玻璃纤维掺杂量的增大，复合材料的拉伸强度和冲击强度先增大后减小，断裂延伸率和弯曲强度持续降低，当玻璃纤维的掺杂量为15%(质量分数)时，复合材料的力学性能最优，拉伸强度最大为26.1 MPa,断裂延伸率为2.6%,冲击强度达到最大值8.1 MPa,弯曲强度为30.5 MPa。     

含联苯结构的聚酰亚胺复合材料材料界面性能的影响

以改进的PMR方法由联苯四甲酸二甲酯(BPDE), 二氨基二苯甲烷(MDA)及降冰片烯二酸单甲酯(NE)合成的树脂为基体制备了AS4碳纤维增强的超高温聚酰亚胺复合材料。研究了树脂预聚物的高温流变行为。制得的复合材料在室温的弯曲强度为1190MPa,弯曲模量为121GPa,层间剪切强度为42MPa;在371℃的力学性能分别是763MPa、116GPa、26MPa;在371℃时的力学强度保持率可达50 %以上;玻璃化温度为472℃;该基体树脂和复合材料在空气中371℃下100h老化后,热失重分别为1.9％和2%。     

改性不饱和聚酯酰胺脲紫外光固化涂料的性能研究

采用本体熔融聚合法,用二聚酸时不饱和聚酯酰胺脲树脂进行改性,并用红外光谱法对结构进行了表征.以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为活性稀释剂,研究了不同稀释剂浓度,不同光引发剂类型和浓度对涂膜性能的影响.并对改性前后的性能进行对比,结果表明:由改性后的树脂制备的紫外光固化涂料克服了不饱和聚酯酰胺脲涂层不够柔软,抗冲击强度差,耐水性差的缺点,得到了物理性能优异,易于施工且环境友好的光固化涂料.     

一种环保型紫外光固化可降解涂层的研制

采用本体熔融聚合方法,在不饱和聚酯酰胺脲树脂末端接上三羟甲基丙烷二烯丙基醚(TMPDE),并且采用红外光谱对其结构进行了表征.研究了接枝前不饱和聚酯酰胺脲树脂的酸值对固化速度的影响,尿素和TMPDE的加入量对固化速度以及降解速度的影响.研究表明该树脂用氨水与水调和,不加入任何引发剂和活性稀释剂,在紫外光照射下,可以在较...     

紫外光辐射固化共混改性环氧树脂复合材料的力学和热老化性能

利用湿法手工铺叠工艺和紫外光固化技术,制备以双酚A环氧树脂E-44与有机硅环氧树脂ES-06共混改性光敏树脂体系为基体的玻璃布增强复合材料,测试并分析比较了复合材料的力学和热老化性能.结果表明,在光敏树脂基体中加入链转移剂以及对光固化后的复合材料进行加压后固化处理,均能显著提高复合材料的性能.采用E-44与ES-06质量比为2:1的共混改性树脂体系制备的复合材料的力学性能和耐热老化性能最佳,其拉伸强度达到146.6 MPa,拉伸模量为19.4GPa,弯曲强度为152.5MPa,层间剪切强度达到16.2 MPa.     

有机累托石改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的性能

采用有机累托石(OREC)改性不饱和聚酯,制备OREC改性的不饱和聚酯/玻璃纤维三元复合材料,测试其力学性能,研究其耐介质性、耐紫外光老化性及耐热氧老化性能,并利用X-射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)分析复合材料的微观结构,探讨OREC改性不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的增强机理.结果表明,采用OREC能改善不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料的力学性能,当OREC的质量含量为2%时,所制备的复合材料的综合性能最佳,与未改性的不饱和聚酯/玻璃纤维复合材料相比,弯曲强度增加了14.0%,弯曲模量增加了22.4%,层间剪切强度增加了8.2%,且改性后复合材料的耐水煮性能、耐碱性、耐紫外光性能及耐热氧老化性能均提高.     

盐雾环境中玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料腐蚀深度对弯曲性能的影响

采用中性盐雾加速老化试验模拟海洋大气环境, 对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料在盐雾环境中的弯曲性能进行了研究。通过玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料经盐雾加速老化后的吸湿率、玻璃化转变温度、巴氏硬度和弯曲性能的变化, 结合金相显微镜观测得到的腐蚀深度, 研究腐蚀深度对玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料耐久性的影响。结果表明:老化初期玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的吸湿率随时间增长较快, 随后增长逐渐趋于稳定。玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的玻璃化转变温度呈现先增加后下降的趋势, 老化180 d后玻璃化转变温度增加了2.1%;老化180 d后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的巴氏硬度与老化前相比降低了17.6%, 弯曲强度损失率为10%。基于金相显微镜分析得到老化后玻璃纤维/不饱和聚酯复合材料的腐蚀深度, 建立了腐蚀深度与弯曲强度之间的关系。      

单宁酸协同改性超高分子量聚乙烯纤维与环氧树脂复合材料

将单宁酸共混改性的环氧树脂与单宁酸-金属Na~+络合改性超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维进行复合,从而改善了UHMWPE纤维与环氧树脂的界面强度,提高了纤维增强复合材料的整体性能。改性后纤维表面的单宁酸与树脂基体中的单宁酸在界面处形成"桥联"作用。单宁酸共混改性环氧树脂是为了在环氧树脂中引入羟基以增强其力学强度。结果表明,当单宁酸在环氧树脂中的负载量为1%时,树脂基体的拉伸强度、弯曲强度达到最大值,分别为55.41 MPa, 74.24 MPa,与纯环氧树脂相比分别提高了67.5%和63.5%。同时界面剪切强度达到2.22 MPa,与原复合材料相比提高了64.8%。纵向纤维束使环氧树脂复合材料的拉伸强度增加到89.52 MPa,弯曲强度达到118.82 MPa,与纯复合材料相比,分别提高了120.2%,47.3%。通过扫描电镜图分析可以得出,纤维增强复合材料的破坏方式为黏接剂破坏。     

一种新型紫外光固化涂料的性能研究

采用本体熔融聚合法制备了可紫外光固化的不饱和聚酯酰胺脲树脂,该类树脂可用作紫外光固化涂料,并对树脂进行了红外表征.研究了树脂反应的酸值与反应条件的关系,并研究了不同光引发剂体系对涂膜性能的影响.结果表明,该类树脂感光性好,用安息香双甲醚作为光引发剂,其用量为2%～3%时固化速度快、涂膜性能优异.     

长时耐300℃易成型聚酰亚胺树脂及其复合材料

以苯炔基苯酐为封端剂,异丙醇为酯化试剂和溶剂,采用原位聚合法合成一系列耐高温、易成型聚酰亚胺树脂。所制备的聚酰亚胺树脂溶液在室温下储存16周依然没有固体析出,且溶液黏度没有明显变化,显示出较好的室温储存稳定性。树脂低聚物的最低熔体黏度<300 Pa·s,显示出良好的熔体流动性和工艺窗口,适合模压或热压罐工艺。树脂固化物的玻璃化转变温度最高可达462℃,具有很好的耐热性能。T300/PMR-PE-2碳纤维复合材料室温弯曲强度为963 MPa,弯曲模量为53.0 GPa,层间剪切强度为56 MPa, 300℃下其力学性能保持率≥66%。300℃等温热氧老化500 h后,复合材料的热失重仅为0.96%,室温弯曲强度保持率为72%,层间剪切强度保持率高达98%,具有优异的抗热氧老化性能。     

聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料的研究

以聚酰亚胺纤维为增强体,环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯和聚酰亚胺树脂为基体,通过模压成型法制备了4种聚酰亚胺纤维增强的树脂基复合材料。研究了4种基体树脂低聚物的固化行为和流变性能,并表征了4种相应树脂基复合材料的热学、力学、介电性能以及纤维与树脂之间的界面性能。结果表明:4种基体树脂低聚物最低黏度都低于15Pa·s,显示了良好的成型工艺性,环氧树脂基复合材料的力学性能最好,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别达到716MPa、54.9GPa和56.5MPa;聚酰亚胺树脂基复合材料的耐热等级最高,玻璃化转变温度大于300℃;氰酸酯树脂基复合材料的介电性能最优,介电常数在低频段低于3.3。     

可降解脂肪族聚酯的合成及酶解性能研究

采用溶液缩聚法合成了3种不同的脂肪族聚酯——聚琥珀酸乙二醇酯、聚琥珀酸丁二醇酯和聚琥珀酸己二醇酯。利用傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、差示扫描量热仪、热重分析仪、接触角测量仪、X射线衍射仪和力学拉伸仪对合成的聚酯进行分析表征,并研究了三者的酶解性能。实验结果表明:3种脂肪族聚酯综合性能较优,拉伸强度均超过30MPa,断裂伸长率均大于300%;3种聚酯的热分解温度高于294℃,热稳定性良好;酶解实验表明,降解12h时3种聚酯的降解率均超过95%,可降解性良好。其中,聚琥珀酸己二醇酯表现出最优力学性能、热稳定性和可降解性,其拉伸强度为33.4MPa,断裂伸长率为798.3%,热分解温度达到314℃,且在降解4h时失重率高达88.1%,11h可实现完全降解。     

可降解聚酯酰胺共聚物的合成及其性能研究

以丁二酸、丁二醇、1,6-己二胺为原料,二丁基二月桂酸锡为催化剂,甲苯二异氰酸酯(TDI)为扩链剂,通过熔融共聚,合成了Mw为40~65 k的聚丁二酸-丁二醇-1,6-己二胺共聚物,并采用压延成膜法制得聚酯酰胺薄膜。研究了1,6-己二胺含量对聚酯酰胺的热性能、结晶性能、降解性能和流变性能的影响。结果表明,合成了聚酯酰胺,其熔点达到100.97℃,热分解温度为317.85℃;随着1,6-己二胺添加量增加,聚酯酰胺的拉伸强度不断变大,断裂伸长率略有下降;1,6-己二胺的加入并未改变聚酯酰胺的晶型,但降低了其结晶度;1,6-己二胺的加入提高了聚酯酰胺降解性能,而且改善了其流变性能,这有利于聚酯酰胺的成型加工和应用。     

工业用环氧树脂及其复合材料的闭环回收再制造

环氧树脂基碳纤维增强复合材料因其优异的力学、热学性能已广泛应用于航天航空等领域。环氧树脂由三维共价交联网络组成，难以被降解。工业中通常需高温(300～800℃)、高压(3～27 MPa)等严苛环境或有毒催化剂来破坏树脂基体，以回收复合材料废弃物中昂贵的碳纤维，这一过程往往会造成纤维性能的严重损失。本文利用环氧树脂与醇溶剂之间的动态键交换反应，将工业中常用的高性能环氧树脂降解为低聚物，降解条件温和(200℃、0 MPa)，且无需额外催化剂。通过树脂降解，回收得到结构完整的碳纤维织物，其强度保持在94%以上，可继续用于制备复合材料。将低聚物作为反应物制备新的环氧树脂，称为再制造环氧树脂。当再制造环氧树脂中低聚物的含量为20wt%时，其强度与原环氧树脂相当，而断裂伸长率提高了20%。用再制造环氧树脂制备碳纤维复合材料，其强度与原环氧基复合材料相当，同时断裂伸长率提高了50%。本文实现了工业用环氧树脂及其复合材料从制造到回收到再制造过程，即闭环回收再制造。同时，本文新提出了一种绿色、简单、有效的环氧树脂增韧方法。     

具有绿色降解自修复特性的苯氧树脂及其复合材料的制备

以苯硼酸(PBA)作为苯氧树脂(PO)的固化剂,采用一步法合成了一种含有可逆硼酸酯键(B—O—C)的新型苯氧树脂(POPBA30),并制备了碳纤维增强复合材料(CFRPs)。探讨了POPBA30树脂的固化过程和热性能,以及CFRPs的力学性能、热力学性能、降解性能、自修复性能及耐溶剂性能。利用红外光谱对PO、POPBA30、再生苯氧树脂(R-PO)和再生苯硼酸(R-PBA)进行了结构表征。通过差示扫描量热分析测得POPBA30的T_g高达206℃,热重分析测得POPBA30在空气和氮气气氛中的T_d5分别为411℃和399℃,800℃的质量保留率均高于38%;POPBA30还具有良好的耐化学性,可以在常见的溶剂中稳定存在21 d。以POPBA30为基体制备复合材料(CF/POPBA30),通过万能试验机测得其弯曲强度、层间剪切强度和抗张强度分别为975 MPa,55MPa和734 MPa。CF/POPBA30还具有优异的自修复性能,自修复效率约为85.6%。此外,CF/POPBA30可在室温下99%的乙醇水溶液中发生绿色降解,并实现对碳纤维和苯氧...     

芳纶纤维复合材料界面粘结性能研究

为了改善芳纶纤维复合材料的界面粘结性能,从自制树脂基体入手,针对芳纶纤维的结构特点,合成了一种新型树脂(AFR)作为基体,制备了芳纶/AFR复合材料.通过宏观力学、微观力学以及接触角测试等方法研究了AFR树脂与芳纶纤维之间的界面粘结性能.结果表明:AFR树脂对芳纶纤维的浸润性好,单丝拔出强度高,复合材料的横向拉伸强度及层间剪切强度高,这说明芳纶纤维与AFR树脂之间具有良好的界面粘结性能.     

废旧线路板粉料增强不饱和聚酯复合材料力学性能

以废旧线路板回收处理过程中得到的塑料粉料作为增强填料,采用模压成型的方法制备成不饱和聚酯复合材料。改变填料形状、加入量及尺寸大小,研究其对复合材料性能的影响。结果表明:用废弃粉料与短切玻璃纤维作为组合增强体制得的不饱和聚酯复合材料的力学性能远大于仅用废弃粉料作为增强体的力学性能;颗粒长度为1～3 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高远远大于颗粒长度为0.25 mm的纤维状粉料对复合材料性能的提高,且填充量也较大,质量分数可达65%,弯曲强度和冲击强度可达150 MPa、18 kJ/m2。      

碳纳米管/碳纤维/环氧树脂复合材料研究

制备了碳纳米管(CNTs)/碳纤维(CF)/环氧树脂(EP)三元复合材料。研究了CNTs含量对复合材料层间剪切强度、弯曲强度和弯曲模量的影响,并采用场发射扫描电镜分析了CNTs在基体树脂中的分散情况。结果表明:复合材料性能的变化源自于CNTs在基体树脂中的分散状态。当CNTs含量为0.2%(wt,下同)时,复合材料剪切强度和弯曲强度达到最大值,分别为99.2MPa和1811.4MPa,但其弯曲模量下降了8.7GPa。当CNTs添加量达到1%时,其弯曲模量达到135.9GPa,较未加入CNTs时提高了11.1%,层间剪切强度和弯曲强度分别降低了5.5MPa和359.5MPa。     

新型碳/聚硅乙炔基防热复合材料的制备与性能

以聚硅乙炔树脂(PMR)为基体制备出了一种新型的碳/聚硅乙炔基防热复合材料(C/PMR),并全面评价了树脂基体的固化性能、耐热性能、以及复合材料的界面性能、力学性能与烧蚀性能。结果表明:PMR固化物具有比酚醛更高的耐热稳定性,其在N2下的5%热失重温度(T5)为608℃,900℃下的残重高达89.7%(酚醛约65%)。复合后,C/PMR单向板的剪切强度为22MPa,织物增强型C/PMR的拉伸强度、弯曲强度和线烧蚀速率分别为187MPa、96MPa和0.46mm/s。