生物质单宁对酚醛泡沫力学性能和热稳定性的影响

制备了生物质单宁改性的酚醛泡沫,利用傅里叶变换红外光谱仪对产物进行了表征,测试了不同单宁添加量对酚醛泡沫力学性能的影响。结果表明,含有单宁结构的酚醛泡沫的力学性能有了显著提升。相比于普通酚醛泡沫,改性酚醛泡沫的压缩强度提高79%,冲击强度提高71%,弯曲强度提高30%。热失重分析表明,改性酚醛泡沫的热稳定性有所下降,相同温度下的失重率较酚醛泡沫增加2%~5%,但依然具有较好的热稳定性。     

短玻璃纤维、K_2Ti_6O_(13)晶须改性酚醛泡沫的性能研究

分别利用K2Ti6O13晶须、短玻璃纤维对酚醛泡沫(PF)进行改性,并制备了不同短玻璃纤维含量的酚醛泡沫,考察了不同改性方法对酚醛泡沫的表观形貌、力学性能和保温性能的影响。表观形貌结果表明,添加4%K2Ti6O13晶须可以显著改变酚醛泡沫的表观形貌,使得泡孔更规则、均匀。力学性能测试表明,短玻璃纤维含量在8%以内,压缩强度和弯曲强度都随着短玻璃纤维含量的增加而增大;短玻璃纤维和短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须可以显著提高酚醛泡沫的压缩强度和弯曲强度,压缩强度和弯曲强度最高分别提高了126%和208%;加入短玻璃纤维稍稍提高了酚醛泡沫的导热系数,降低了酚醛泡沫的保温性能;加入相同量的短玻璃纤维,短玻璃纤维/4%K2Ti6O13晶须改性的酚醛泡沫相比于短玻璃纤维改性酚醛泡沫具有更高的压缩强度、弯曲强度和保温性能。     

纳米SiO_2-木质素基酚醛泡沫的热稳定性及韧性表征

采用溶胶-凝胶法制备的纳米SiO_2和氧化降解的木质素磺酸钙共同改性酚醛泡沫。并采用热重分析仪、电子万能试验机、扫描电镜等方法对泡沫材料进行了表征。测试结果表明,改性泡沫的热稳定性和韧性得到了提高,其中质量分数为0.5%的纳米SiO_2-木质素酚醛泡沫(LPF-0.5)性能最佳。热重分析泡沫LPF-0.5的最大速率降解温度为330℃,残炭率为54%,比纯泡沫(PPF)的145℃和49%,分别提高185℃和10%。力学性能测试表明泡沫LPF-0.5的压缩强度(0.33MPa)、弯曲强度(0.53MPa)和弯曲模量(16.01MPa)比PPF(0.27MPa、0.31MPa、10.54MPa)分别提高了23%、71%、52%。易碎性能表征泡沫LPF-0.5的粉化率降低了34%,韧性明显提高。同时扫描电镜显示泡沫LPF-0.5具有最优的泡体规整度和泡孔均匀度。     

纳米SiO_2/酚醛泡沫复合材料的力学性能与形貌结构

以苯酚为溶剂,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源,采用溶胶-凝胶法制备了纳米SiO_2,将其引入到酚醛树脂中,最终制得改性酚醛泡沫。利用傅里叶变换红外光谱、扫描电镜、电子万能试验机等方法对泡沫材料进行表征。测试结果表明,纳米SiO_2与酚醛树脂成功发生反应形成共价键。扫描电镜显示,硅酯质量分数为5%时,泡沫具有最规整的形貌结构;同时,此添加量下的酚醛泡沫力学性能最优,压缩强度和弯曲强度较纯泡沫提高50%和95%。     

氧化石墨改性酚醛泡沫材料的制备及其表征

采用原位聚合法制备了氧化石墨改性酚醛树脂,并以其为主要原料制备酚醛泡沫材料。通过红外光谱仪、万能试验机、热重分析仪、扫描电子显微镜等测试手段对改性酚醛泡沫材料的力学性能、热稳定性以及微观结构进行表征。结果表明,与未改性的酚醛泡沫塑料相比,添加1.0%氧化石墨改性酚醛泡沫材料泡孔尺寸更加均匀,压缩强度比未改性的酚醛泡沫塑料提高65.0%,表面粉化率显著降低,氧化石墨对酚醛泡沫材料的强度、韧性及热稳定性均有显著的提高。     

柔性酚醛泡沫塑料的制备

研究了端氨基聚醚改性酚醛树脂,并制备了柔性酚醛泡沫塑料。讨论了氨基聚醚用量对泡沫密度、掉渣率、压缩强度和吸水率的影响。结果表明相对分子质量5 000的氨基聚醚改性效果优于相对分子质量2 000的氨基聚醚。当T5000质量分数为8%时(相对酚醛树脂的质量),固化剂加入16%,匀泡剂加入3%,发泡剂加入10%进行发泡,泡沫掉渣率比未改性泡沫减少41.6%,压缩强度提高29.1%,吸水率降低23.7%。电子扫描显微镜显示氨基聚醚改性酚醛泡沫的泡孔直径较小,孔与孔分布更紧密、均匀,闭孔率较高。     

天然纤维黄麻增强保温酚醛泡沫性能研究

采用天然纤维黄麻对酚醛泡沫进行增韧,对黄麻进行碱处理和油酸处理,红外分析测试表明,黄麻的表面成功引入带有基团—CH_2—的长链烷烃,复合泡沫材料的接触角从61°增至89°,疏水性能得到有效改善。将预处理后的黄麻加入酚醛泡沫中进行共混改性,并进行力学性能、热稳定性分析,结果表明:加入1.5%的黄麻效果最好,泡孔的大小更加的稳定均一,酚醛泡沫的表观密度、压缩强度和弯曲强度分别提高了34.3%、61.5%和37.7%。SEM和粉化率测试表明,酚醛复合发泡材料形成稳定均一的泡孔结构,黄麻与酚醛树脂表面的结合强度明显增强,粉化率从18.85%降至5.33%,降幅达71.7%,黄麻的添加对酚醛泡沫的热稳定性能基本无影响。     

环氧腰果酚/硅氧烷对酚醛树脂及泡沫性能的影响

以环氧腰果酚(ECD)为酚原,替代部分苯酚,同时引入1,3-双(氨丙烷基)四甲基二硅醚(APTMDS),合成改性酚醛树脂,进而制备改性酚醛泡沫。分析APTMDS添加量一定时,ECD替代苯酚量对改性树脂的结构、游离酚含量、游离醛含量、黏度以及热稳定性的影响,研究ECD替代苯酚量对改性泡沫压缩强度、弯曲强度、易碎性能以及燃烧性能的影响。结果表明,当APTMDS添加量一定时,改性树脂体系的游离酚含量随着ECD的替代量的增加而呈下降趋势,游离醛随着ECD的替代量的增加而呈上升趋势,改性树脂体系的黏度随着ECD的替代量的增加有所上升。改性酚醛泡沫的压缩和弯曲强度有很大程度的提高,当ECD替代量为4%(wt)时,改性泡沫的压缩和弯曲强度最大,分别为0.281和0.363 MPa,与纯酚醛泡沫相比,分别提高了91.16%和62.05%。改性酚醛泡沫粉碎率有所降低,当ECD替代苯酚量为12%时,改性酚醛泡沫的粉碎率最小,19.81%,与纯酚醛泡沫相比,下降了24.13%。改性后的酚醛泡沫的阻燃性能略有下降。     

粗酚酚醛泡沫的制备及其性能研究

以粗酚、苯酚、多聚甲醛为原料合成了可发性粗酚酚醛树脂,发泡制备了粗酚酚醛泡沫。研究了粗酚用量对酚醛泡沫表观密度、吸水率、压缩强度、弯曲强度、阻燃性等性能的影响。并通过生物显微镜观察、TG分析对粗酚酚醛泡沫的结构和耐热性进行了表征。结果表明:粗酚的加入使泡沫的力学性能、泡孔分布均有所提高。其中粗酚质量分数为30%时,泡沫综合性能最佳,此时,压缩强度为0.206 MPa,弯曲断裂力为36 N,吸水率为5.99%,较纯酚醛泡沫有一定程度提高。粗酚酚醛泡沫氧指数大于40%,阻燃性能优异,导热系数0.031 W/(m.K),保温性能良好。     

高硅氧玻璃纤维改性泡沫炭复合材料的制备与性能

为了提高传统泡沫炭的力学性能和电磁屏蔽效能,分别以碳纳米管(CNTs)改性酚醛树脂为主要碳源,酚醛空心微球为闭孔相,短切高硅氧玻璃纤维作为添加相,制备了不同高硅氧玻璃纤维含量的多孔泡沫炭复合材料。通过扫描电子显微镜、万能试验机和网络分析仪,研究了玻璃纤维含量对泡沫炭复合材料的微观结构、力学性能、电磁屏蔽效能的影响。结果表明：引入质量分数0.9%的CNTs,泡沫炭复合材料的压缩强度最高,达21.3 MPa,较纯泡沫炭提升了16%;而玻璃纤维的加入并没有明显改善泡沫炭复合材料的压缩强度,但提高了其断裂韧性。质量分数8%的玻璃纤维掺杂泡沫炭复合材料的电磁屏蔽效能最好,在8.2～12.4 GHz下的均值为74 dB,较纯泡沫炭提升了76%。     

新型酚醛树脂基耐烧蚀复合材料的性能研究

本文采用GPC和TG对高残碳酚醛树脂（HCYPR）和硼酚醛树脂（BPR）的分子量及其分布、热失重特性进行了表征和对比。同时对比了S-2GFC／HCYPR和S-2GFC／BPR的力学性能和烧蚀性能。研究结果发现：与HCYPR相比,BPR的分子量更小,分布宽度更窄,与增强体的浸润性更好;BPR的800℃残碳率高于HCYPR;S-2GFC／HCYPR的质量烧蚀率要大于S-2GFC／BPR,但线烧蚀率小于后者。S-2GFC／BPR比S-2GFC／HCYPR强度的提高百分数从59．4％到73．9％不等,其中压缩强度提高了73．9％;模量的提高百分数从27．5％到31．9％不等,其中弯曲模量提高了31．9％。     

烧蚀复合材料用酚醛树脂的结构表征及性能

采用FTIR、GPC、DSC及TG等方法对4种烧蚀复合材料用酚醛树脂(钨酚醛树脂(WPR)、硼酚醛树脂(BPR)、高残炭酚醛树脂(HCYPR)、S-157酚醛树脂)固化前的结构、分子质量及其分布、固化历程、热失重特性进行了表征和对比,以便为烧蚀复合材料基体的筛选提供理论依据。研究结果发现,S-157PR的分子质量最小,分布最窄,浸润性最好;4种酚醛树脂的固化峰温依次为HCYPR>BPR>WPR>S-157PR;800℃残炭率依次为BPR>HCYPR>WPR>S-157PR。     

有机硅改性酚醛树脂的研究

采用有机硅改性剂通过共混法改性了热固性酚醛树脂。通过红外,热重分析以及力学性能测试研究了有机硅用量对酚醛树脂热性能和力学性能的影响。结果表明:加入的有机硅改性剂的质量分数为25%时,酚醛树脂的主体结构分解温度提高了36℃,分解速率降低了21%,最终残炭率增加了10.05%,并且拉伸强度由49.68 MPa提高到77.46 MPa,冲击强度由8.3 kJ/m2提高到11.89 kJ/m2。     

Properties of SiC-Si made via binder jet 3D printing of SiC powder,carbon addition,and silicon melt infiltration

We report the physical and mechanical properties of ceramic composite materials fabricated by binder jet 3D printing (BJ3DP) with silicon carbide (SiC) powders, followed by phenolic resin infiltration and pyrolysis (IP) to generate carbon, and a final reactive silicon melt infiltration step. After two phenolic resin infiltration and pyrolysis cycles; porosity was less than 2%, Young's modulus was close to 300 GPa, and the flexural strength was 517.6 ± 24.8 MPa. However, diminishing returns were obtained after more than two phenolic resin infiltration and pyrolysis cycles as surface pores in carbon were closed upon the formation of SiC, resulting in reaction choking and residual-free carbon and porosity. The instantaneous coefficient of thermal expansion of the composite was found to be independent of the number of phenolic IP cycles and had values of between 4.2 and 5.0 ppm/°C between 300 and 1000℃, whereas the thermal conductivity was found to have a weak dependence on the number of phenolic IP cycles. While the manufacturing procedures described here yielded highly dense, gas impermeable, siliconized SiC composites with properties comparable to those of bulk siliconized silicon carbide processed according to conventional techniques, BJ3DP enables the manufacture of objects with complex shape, unlike conventional techniques.     

酶解木质素改性木陶瓷制备与性能研究

以木粉和热固性酶解木质素改性酚醛树脂为原料,经1000℃高温真空炭化制得一种新型木陶瓷。研究了酶解木质素及其含量对木陶瓷碳得率、体积收缩率、表观密度、显气孔率、弯曲强度和压缩强度的影响,并且采用TGA技术对酶解木质素改性酚醛树脂的性能进行分析。结果表明,通过该工艺用酶解木质素改性制备木陶瓷是可行的,酶解木质素含量对木陶瓷的性能有较大影响。随着酶解木质素含量的增加,显气孔率、体积收缩率增加,而碳得率、表观密度、弯曲强度和压缩强度反而下降。并且酶解木质素的引入改变了酚醛树脂的性能,使其残碳率降低。     

碳布增强聚芳基乙炔新防热材料

本文了新型高碳聚芳基乙炔树脂的成碳率及其碳布增强防热材料成型工艺,对复合材料的性能进行了表征。     

环氧树脂/空心玻璃微珠泡沫材料性能研究

以高强度环氧树脂为基体,表面改性处理的空心玻璃微珠(HGB)为填料,经高温固化制备了环氧树脂/HGB泡沫材料,并研究了HGB类型、HGB含量和固化剂用量对泡沫材料压缩性能的影响。研究发现,随着HGB填充量的增大,泡沫材料的密度和压缩强度均下降。当固化剂与环氧树脂物质的量比为0.85时,泡沫材料的抗压性能最好,压缩强度为40.19 MPa。偶联剂改性HGB可以有效改善HGB和基体树脂的粘合效果。当改性HGB质量分数为80%时,与未改性环氧树脂相比,环氧树脂/改性HGB泡沫材料压缩强度提高了5.0%,吸水率下降40.6%。     

纳米炭粉改性苯并噁嗪树脂烧蚀性能研究

为进一步提高苯并噁嗪树脂的烧蚀性能,采用纳米炭粉对其进行了改性研究。采用透射电镜(TEM)和场发射电子显微镜(SEI)观察了纳米炭粉在苯并噁嗪树脂的中的分散状态;通过热失重分析研究了纳米炭粉质量分数对苯并噁嗪树脂残炭率的影响并测试了烧蚀性能;同时采用X-射线衍射法(XRD)对炭层结构进行了分析。结果表明,质量分数为10%纳米炭粉的改性苯并噁嗪800℃残炭率可达到63.6%,该体系700℃炭化后的压缩强度为纯树脂的3.8倍。改性后的苯并噁嗪树脂炭化层结构致密,裂纹小,石墨化度与炭结构的有序度大大提升,最终使树脂的耐烧蚀性能与抗热震性获得改善。     

酚醛泡沫在高温热处理过程中结构与性能的变化

以甲阶酚醛树脂为原料制备了酚醛泡沫,经高温热处理进而得到酚醛树脂基碳泡沫。通过FTIR、TGA、SEM、压缩强度及热导率检测等手段,分析研究了酚醛泡沫在高温热处理后结构与性能的变化情况。结果表明:氮气保护下,酚醛泡沫经高温处理后形成了以碳元素为主的碳泡沫;与酚醛泡沫相比,碳泡沫的表观密度、泡孔孔径较小,泡孔虽仍以闭孔结构为主,但是开孔结构明显增多;酚醛泡沫及碳泡沫的压缩强度和热导率都随着泡沫密度的增加而增大,另外同酚醛泡沫相比,碳泡沫的压缩强度和热导率均相对较高。     

Foam sandwich composites with cyanate ester based syntactic foam as core and carbon‐cyanate ester as skin: Processing and properties

Foam sandwich composites were processed using cyanate ester‐based syntactic foam as core and carbon fabric‐cyanate ester composite as skin. They were processed by a one‐step compression‐molding technique. The mechanical performance of the sandwich composites was evaluated in terms of flatwise tensile strength (FTS), flatwise compressive strength, and edgewise compressive strength. The dependency of these properties on the core composition was investigated. FTS initially increased with the increase in resin content of the syntactic foam core. However, higher resin content in the core led to a diminution in FTS due to high void content. The flatwise compressive strength and edgewise compressive strength and the corresponding moduli values showed an increasing trend with increase in resin content of the core despite the presence of voids at high resin content. The failure modes of the composites under different loading conditions have been examined. © 2008 Wiley Periodicals, Inc. J Appl Polym Sci, 2008