聚碳酸酯的吸水规律及其吸水试样表面缺陷分析

在40℃、60℃、80℃和100℃的热水环境中,分别对Bayer-PC、Japan-PC、Korea-PC三种聚碳酸酯透明板材进行了热水老化实验研究。在老化时间0~200 h内,共取样9次,研究了三种PC在热水老化过程中的吸水规律、不同热水老化条件对PC表面微观破坏形貌的影响,讨论了PC热水老化机理。结果表明:PC的含水量随着时间的延长而增大,最终趋于平衡;温度越高,平衡含水量越大;时间越长或温度越高,PC吸水试样表面的微缺陷越多;由于PC的水解,导致平衡含水量M_m和扩散系数D_x的理论估算值低于实验值。      

阻燃型玻纤增强尼龙10T复合材料的热氧老化行为及热降解动力学

研究了不同热氧老化温度(160℃、200℃和240℃)和时间(0~50d)对溴化环氧树脂/Sb2O3协效阻燃短玻纤增强尼龙10T复合材料(PA10T/GF/FR)的热氧老化行为以及热降解动力学的影响。采用力学性能测试、SEM、DMA和TGA分析对老化前后复合材料的动静态力学、微观形貌以及热降解行为进行研究,并使用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算了复合材料的热降解活化能。结果表明:老化过程中基体树脂降解分子量降低,纤维与基体界面性能恶化,复合材料力学性能下降;160℃老化过程部分PA10T分子链发生交联反应,储能模量和玻璃化转变温度(Tg)增加,200℃和240℃下Tg先上升后下降,老化后期树脂分子链以降解为主;活化能计算表明160℃老化50d后复合材料热稳定性提升,200℃老化50d以及240℃老化30d后,复合材料结构破坏严重,热降解行为变化显著。此外,阻燃剂的添加能够提升老化试样的热稳定性。     

热水老化对聚碳酸酯结构和性能的影响

利用拉伸试验、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)和扫描电子显微镜(SEM),分析了PC在80℃水浴中人工老化800 h过程中的老化行为。结果表明,在热条件下,水有利于PC的水解,在热、水环境中,PC老化主要由水解引起;DSC分析显示,过渡区有两个明显的吸热峰,随着老化的进程,FTIR吸收峰变化;SEM及力学测试都表明,PC在热水老化后脆性提高。     

热氧老化对阻燃型长玻纤增强尼龙6静动态力学及降解动力学的影响

研究了160℃不同热氧老化时间对阻燃型长玻纤增强尼龙6(FR/PA6/LGF)复合材料的静、动态力学性能及降解行为的影响。热与氧对FR/PA6/LGF复合材料的影响通过差示量热分析、动态力学性能分析、扫描电镜及力学性能表征。结果表明,虽然由动态力学性能分析可知热氧老化使得树脂基体分子链的刚性增加,但最终基体分子链断裂、降解导致老化试样表面出现的凹坑、微裂纹和脱粘在老化进程中占据了主导地位。利用Ozawa法求出了不同老化时间处理后FR/PA6/LGF热氧降解反应的活化能,结果表明热氧老化降低了阻燃材料的热稳定性,影响了其在不同燃烧区的阻燃效率。     

A10改性聚甲醛热稳定性的研究

通过分子量测定、红外光谱分析(FT-IR)研究了聚甲醛(POM)的热降解机理并根据降解机理采用稳定剂A10对POM进行共混改性。运用热失重(TG)、差动扫描(DSC)、机械力学测试探讨了A10对聚甲醛改性后热稳定性能的影响。研究结果显示:热降解产生新的端基,熔融温度高于200℃时POM大分子链的断裂加快;稳定剂A10改性POM纤维在100℃老化处理250h后纤维断裂强度和断裂伸长保持率分别达95%以上和89%以上;随着稳定剂A10比例增大,热分解活化能增加,聚甲醛的热失重率逐渐降低,热分解温度升高。     

航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料固化工艺及热稳定性能EI北大核心CSCD

针对航空发动机的需求,开展聚酰亚胺树脂基结构复合材料固化工艺与热稳定性评价研究。建立EC-380A树脂的固化动力学方程,模拟树脂固化度随温度和时间的变化。进一步结合树脂流变特性,制定并验证EC-380A复合材料固化成型工艺,制备发动机大尺寸复合材料典型件。通过热老化失重、预置缺陷层合板内部质量和力学性能,评价复合材料的热稳定性。采用330-380℃多温度分级固化的方法,复合材料可整体铺贴无缺陷热压成型。复合材料热稳定性优异,具备370-400℃耐温能力,370℃和285℃累计热老化1000 h,复合材料失重在1.3%左右;400℃热老化后,复合材料无新增缺陷、预置缺陷无扩展,表现出高温结构稳定性。     

T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料自然老化性能与机制

为验证复合材料的耐久性,对T700碳纤维增强环氧树脂基复合材料经自然老化后的微观形貌、表面元素含量、热性能与力学性能等进行了研究。结果表明: 在光氧老化与热氧老化的共同作用下,T700碳纤维增强EP-A环氧树脂基（T700/EP-A）复合材料表层树脂将发生老化降解,并且随自然老化时间的延长,T700/EP-A复合材料的玻璃化转变温度逐渐降低,未老化试样的玻璃化转变温度为207℃,经过自然老化处理3年后,其玻璃化转变温度降低为180℃,延长自然老化时间至5年时,其玻璃化转变温度进一步降低至172℃。而自然老化过程对复合材料力学性能可能同时存在着增强效应与损伤效应,因此造成了T700/EP-A与T700/EP-B复合材料的不同力学性能表现出相异的变化趋势。随自然老化时间延长,T700/EP-A与T700/EP-B复合材料纵向拉伸强度表现出先升高后降低的趋势,纵向弯曲强度表现出逐渐升高的趋势,纵向压缩强度与层间剪切强度存在波动,未呈现出明显变化。      

基于TGA与DSC-SSA的低密度聚乙烯热氧老化特性分析

选取低密度聚乙烯(LDPE)在80℃下进行了64d的人工加速热氧老化实验。利用热重(TGA)和差示扫描量热(DSC)两种热分析方法对LDPE的热分解过程及老化机理进行了分析,研究了不同老化时间的LDPE热解特性及动力学参数,通过连续自成核退火热分级(SSA)技术揭示了LDPE老化过程中分子链的变化趋势。结果表明,由于断链与支化作用,LDPE热稳定性和熔融特性降低,经SSA后发现,低温熔融峰的特征温度降低,断链作用占主导,短链分子逐渐增多;LDPE活化能呈现先增大后减小的趋势,结晶度同样先增大后减小,老化降解是首先发生在无定形区,然后过渡到结晶区的过程。     

老化环境对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料性能的影响

不同老化环境(湿热、热水、热氧)对复合材料的性能有着重要的影响。文中分析了同一温度不同老化环境下T800碳纤维/环氧树脂基复合材料的吸湿(湿热、热水)和失重(热氧)特性,并对比了老化前后的表面形貌、物理化学特性、动态力学性能及层间剪切性能。结果表明,在相同温度下,热氧环境下的失重率要大于湿热和热水环境下的吸湿率;随着老化时间延长,热氧环境下材料表面形貌变化相比湿热和热水环境变化较大;在70℃不同老化环境下,热氧环境下材料的玻璃化转变温度变化值要大于湿热和热水环境下的玻璃化转变温度变化值,说明热氧对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料基体的后固化作用大于吸湿对树脂基体的塑化作用,但材料化学官能团没有明显变化。与未老化相比,试样的最大破坏载荷和剪切强度在湿热和热水环境下降低,在热氧环境下升高,但差值不大。研究对T800碳纤维/环氧树脂基复合材料结构件在更复杂环境下的使用和贮存具有重要的工程实际意义。     

光氧老化对聚碳酸酯结构和性能的影响

研究了光氧老化后聚碳酸酯(PC)的结构和性能变化。力学性能测试结果表明,老化后,PC的冲击强度下降,拉伸强度、弯曲强度上升;扫描电镜断口形貌分析和差示扫描量热分析显示,光氧老化后PC材料的韧性有一定损失;傅立叶变换红外光谱分析显示PC老化后有酚类、酮类产物生成;PC的光氧老化可能是由于弗利斯重排反应产生自由基诱发PC分子链光氧降解反应所致。     

磷酸锆与磷酸三苯酯复配阻燃聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金EI北大核心CSCD

聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)合金兼有PC和ABS的优点,但ABS的加入使PC/ABS合金阻燃性能降低,很多场合都需要对其进行阻燃改性。在环境保护越来越受重视的今天,芳基磷酸酯是卤系阻燃剂的良好替代品,并已在PC/ABS无卤阻燃领域获得广泛应用。文中结合市场及环保的要求,采用芳基磷酸酯(TPP)与磷酸锆(α-ZrP)复配阻燃PC/ABS合金,研究其阻燃性能及热稳定性。热失重分析发现,在氮气氛围中,TPP与α-ZrP复配阻燃PC/ABS合金的热稳定性提高,尤其是高温段的热稳定性;在垂直燃烧和极限氧指数测试中,TPP与α-Zr~复配阻燃并没出现良好的协同效果;而在锥形量热测试中,TPP与α-ZrP复配阻燃能够延长PC/ABS合金到达最高峰值速率的时间,并减缓燃烧过程延长燃烧时间。     

阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料的热老化性能研究

以偶联剂处理过的香蕉纤维、聚乳酸为原料,添加膨胀型阻燃剂制备阻燃香蕉纤维增强聚乳酸复合材料。研究了复合材料老化前后的力学性能、燃烧性能、热性能、红外光谱特征和表面形貌。结果表明:老化12d后,复合材料的拉伸强度和弯曲强度分别降低了90.7%和74.4%;复合材料的燃烧性能也逐渐降低;TG、SEM、FT-IR分析结果均表明,随着热老化时间的延长,复合材料发生了部分降解。     

磷酸锆与磷酸三苯酯复配阻燃聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金

聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(PC/ABS)合金兼有PC和ABS的优点,但ABS的加入使PC/ABS合金阻燃性能降低,很多场合都需要对其进行阻燃改性。在环境保护越来越受重视的今天,芳基磷酸酯是卤系阻燃剂的良好替代品,并已在PC/ABS无卤阻燃领域获得广泛应用。文中结合市场及环保的要求,采用芳基磷酸酯(TPP)与磷酸锆(α-ZrP)复配阻燃PC/ABS合金,研究其阻燃性能及热稳定性。热失重分析发现,在氮气氛围中,TPP与α-ZrP复配阻燃PC/ABS合金的热稳定性提高,尤其是高温段的热稳定性;在垂直燃烧和极限氧指数测试中,TPP与α-Zr~复配阻燃并没出现良好的协同效果;而在锥形量热测试中,TPP与α-ZrP复配阻燃能够延长PC/ABS合金到达最高峰值速率的时间,并减缓燃烧过程延长燃烧时间。     

热氧老化对聚醚醚酮结构与性能的影响

聚醚醚酮(PEEK)作为工程材料广泛应用于多个领域,研究其热氧老化规律对其材料服役优化具有重要意义。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射、差示扫描量热和万能拉力机等测试了PEEK片在310℃高温环境中热氧老化不同时间后化学结构及性能的变化。结果表明,在实验老化时间范围内,FT-IR谱图中未出现新的红外吸收峰;XPS谱图显示样品表面形成了氧化产物,且老化168 h的氧化程度达到最大;样品的结晶温度、熔融焓及结晶度均随着热老化时间的延长而减小,在老化504 h后结晶度降为9.7%;老化样品的断裂伸长率随着热老化时间的延长而减小,断裂应力在热老化96 h范围内呈上升趋势,随后逐渐降低。     

阻燃PC/ABS的热降解动力学

将自合成的一种新型含磷阻燃剂DPWDF与PC/ABS共混;利用热重分析(TGA)法研究了PC/ABS和阻燃PC/ABS在空气氛围中的热稳定性,利用Flynn-Wall-Ozawa方法研究了PC/ABS及阻燃PC/ABS的热降解动力学。结果表明,阻燃剂降低了PC/ABS初始分解温度(IDT)而提高了它的高温残炭量;在转化率70%以前,阻燃PC/ABS的活化能低于PC/ABS,而在转化率70%以后,阻燃PC/ABS的活化能高于PC/ABS。此实验结果体现了该含磷阻燃剂的凝聚相阻燃机理。     

混杂短纤维增强聚苯硫醚复合材料的老化研究：Ⅲ热行为研究

本文研究了经80℃热水老化和加速气候老化的CF/PPS和GF/PPS复合材料的热行为。结果表明,加速气候老化比热水老化对PPS的损害要大。玻璃纤维的存在使得PPS在老化过程中受到的损害比碳纤维存在时要严重些。碳纤维对于PPS的热氧化交联和热氧化降解均有阻缓作用。     

纳米二氧化钛低温热催化降解聚乙烯薄膜的机理

以纳米二氧化钛(nano-TiO2)为热催化剂,与低密度聚乙烯(LDPE)熔融共混制备出LDPE/TiO2复合薄膜,并置于黑暗烘箱中低温(30~50℃)热老化。利用傅里叶变换红外光谱、热重分析、差示扫描量热法和扫描电子显微镜对复合薄膜的热降解行为进行了表征。结果表明,纯聚乙烯薄膜和聚乙烯复合薄膜在黑暗低温条件下也会发生热降解,且nano-TiO2填充量越大,温度越高,热降解效果越明显。nano-TiO2填充量为5%的复合薄膜在50℃热老化90 d后,复合薄膜中出现羰基和羧基,聚乙烯分子支链减少且生成了小相对分子质量的物质,复合薄膜的热分解温度T5%从473.5℃降低到433.8℃,结晶度从33.1%升高到35.3%,薄膜表面也变得凹凸不平。     

不同相对分子质量聚乙二醇的热氧降解行为

3种不同相对分子质量的聚乙二醇(PEG)在80℃经过不同的老化时间,均发生了不同程度的热氧降解。采用红外光谱法、凝胶渗透色谱法和核磁共振波谱法研究了不同相对分子质量聚乙二醇热氧降解的行为及降解产物结构,定量表征了不同相对分子质量聚乙二醇的降解程度。结果表明,老化时间越长,3种PEG降解生成的小分子酯类化合物越多。其中PEG10000最稳定,不易发生热氧降解,PEG800降解程度最大。     

极性化SBS的热氧老化——(I)微观结构变化

利用动态力学分析、红外光谱分析以及光电子能谱(XPS)分析方法,研究了不同老化条件下极性化SBS(SBSVP)的热氧老化行为。试验结果表明,不含防老剂的SBSVP在高温下会发生老化,在SBSVP的热氧老化过程中,先以交联反应为主,而后降解反应占优势,聚合物交联密度的变化导致模量和玻璃化转变温度发生相应的变化。老化后,SBSVP中C=C键的含量逐渐降低,生成C=O键。随着SBSVP老化温度的升高和老化时间的延长,聚合物表面氧元素的相对含量会发生相应的变化。对于SBSVP的热氧老化来说,温度的影响要大于时间的影响。     

紫外老化对长玻纤增强聚丙烯复合材料流变性能和非等温结晶动力学的影响

通过熔融共混法制备长纤维增强聚丙烯复合材料,采用流变测试和差示扫描量热分析研究了不同紫外老化时间下复合材料的流变性能、结晶行为以及非等温结晶动力学。结果表明:紫外老化过程中PP树脂发生氧化降解,纤维与基体的界面过渡层被强化,界面性能恶化,最终导致复合材料的储能模量、损耗模量以及复数黏度降低,损耗因子上升;随老化时间的延长复合材料的起始结晶温度(T_o)和结晶温度(T_c)呈上升趋势,老化400 h时,复合材料的结晶度(X_c)达到最大值(38.2%);老化产生的降解小分子能够起到成核剂作用加速PP的结晶,半结晶时间t_(1/2)缩短,同时老化过后Avrami指数n降低明显,晶体生长方式以三维球晶为主,并趋向于异相成核。