无溶剂耐温耐磨环氧涂料的研制及性能研究

针对150℃高温条件下活塞对磨造成的蒸汽管道内壁腐蚀磨损问题,以无溶剂环氧树脂体系为基础,通过填料、助剂筛选和配方设计,研制出了适用于蒸汽管道内壁、综合性能良好的耐温耐磨环氧涂料。涂层采用E-031脂环族环氧树脂和J-129酚醛环氧树脂共混改性树脂体系,选择聚四氟乙烯作为润滑填料,研究了其不同粒径及用量对涂层耐磨性能的影响,发现粒径为2μm的聚四氟乙烯粉末用量为7%(质量分数,下同)时,涂层的耐磨性更好。同时通过筛选硅烷偶联剂并进行性能研究,确定了KH-560的最佳用量为1.5%,最终制备出满足使用要求且综合性能良好的无溶剂耐温耐磨环氧涂料。     

碱性化学镀镍法制备云母导电填料的工艺优选

过去,在制备质轻、导电性能良好填料并用于减小静电积累、对电子设备影响方面的报道较少。对平均粒径为100μm的云母粉体采用碱性体系进行化学镀镍。从镍沉积量方面分析了镀液组分、温度、时间等对镀镍的影响;用JSM-5610LV扫描电子电镜观察了镀镍层的形貌;用RTS-5四探针电阻仪测试了云母镀镍填料涂料涂层的导电性能。结果表明:最佳碱性化学镀镍工艺为40 g/L硫酸镍,40 g/L次磷酸钠,65 g/L柠檬酸钠,温度约70℃,时间1.0~1.5 h,pH值为9~10;获得的镀镍层连续、均匀、致密;含50%镍云母填料涂料涂层的电阻率可达50~60Ω·cm。     

碳化硅环氧树脂涂料喷涂工艺研究

研究获得了一种溶剂型高固体含量的碳化硅环氧树脂涂料工艺配方,并总结了喷涂过程常见问题及其解决方法;重点分析了几种分散剂和活性稀释剂对涂料黏度的影响,及分散剂对涂料中碳化硅分散性的影响.结果表明,分散剂能改善涂料的粘度及碳化硅的分散性,含量20%活性稀释剂能显著地降低涂料黏度;力学性能测试表明,涂层附着力1级,弯曲强度2mm无破坏.     

聚氨酯基低红外发射率涂层的力学性能研究

以铝粉为主要填料,聚氨酯为粘合剂,制备了8~14μm波段发射率低至0.10的低红外发射率涂层。研究了基板处理、涂层厚度和固化温度对涂层力学性能的影响,并对其在涂料中的作用机理进行了探讨。结果表明,当基板用偶联剂处理、涂层厚度为30μm、热处理温度为80℃时,制得的涂层能在保持低红外发射率的同时具有最佳的力学性能。     

水性纳米复合散热降温涂料的制备及其性能研究

以水性有机硅树脂为基料,采用SiC为填料制备了水性散热降温涂料。实验考察了SiC填料的添加量、粒径以及涂层厚度等因素对涂层散热性能的影响;同时对涂层的耐热性能和电绝缘性能作了研究。结果表明,当SiC填料的粒径为60nm,用量为基体质量的30%,涂层厚度为42μm时,散热涂层的降温温差最大,为11.5℃;另外,涂层的SEM照片显示,在SiC填料用量为基体质量的30%时,相对于微米SiC填料,纳米SiC填料分散均匀且填料彼此间粘结更为紧密;利用TGA测试显示,在SiC用量为基体质量的30%时,涂层在200℃下的热失重在0.4%以内,都能在200℃高温下长期使用;介电常数测试表明,在SiC用量为基体质量的30%时,涂层的介电常数都不超过6.0,表现出良好的介电性能。     

水性环氧涂料的制备及性能研究

通过自制乳化剂利用相反转技术制备出了水性环氧树脂乳液,在水性环氧固化剂中添加TiO2、滑石粉及助剂,然后与环氧树脂乳液混合形成水性环氧涂料。运用激光粒径分布仪、IR光谱仪、DSC和TG热分析法及SEM扫谱仪考察了环氧树脂乳液的粒径、水性环氧涂料固化过程中的结构变化特征、涂层的耐温特性和填料对环氧涂层微观结构及性能的影响。结果表明:自制环氧乳液粒径较小,分布较窄;红外光谱显示乳液中的环氧基和固化剂中的活泼氢发生了完全反应;所得水性环氧涂层耐热性能较好,填料粒子的加入能增韧环氧涂层,使涂层有良好的硬度、附着力、耐冲击力特性。     

磷酸铝基耐温高发射率涂料的制备及应用

以Al(H₂PO₄)₃为粘结剂，SiC、SiO₂为高发射率填料，Al₂O₃为耐磨填料，CrO₃为稳定剂，制备了耐温高发射率涂料。测试了所制备涂层的发射率、耐热性、耐磨性、附着力，抗冲击性和散热性，分析了填料粒径和含量对涂层发射率和力学性能的影响。结果表明，原料粒径影响涂层孔隙率，而孔隙率是影响发射率和涂层力学性能的关键，多种原料中，SiC粒径增加有利于孔隙率增加，SiO₂和Al₂O₃的粒径增加则会提升涂层致密度降低孔隙率。最终优化的涂层，SiC含量为16.7%,SiO₂含量为1.7%,Al₂O₃含量3.3%时，波长3～14μm的发射率均值大于0.9,耐磨性能达到3.8 L/μm,附着力为0级，抗冲击性为35 cm,涂层样品在500℃保温6 h后无开裂，不脱落，同时其散热能力达到基材的2倍。     

水分散型水性环氧涂料的制备

目前水性环氧涂料以亲水性的固化剂为主,它们与树脂之间的相溶性不好,直接影响了涂料的固化成膜和涂层性能.为此,制备了固化剂为水分散型的水性环氧涂料,研究了其固化机理,重点讨论了不同用量的水和成膜助剂对涂料性能的影响.结果表明:环氧-水分散型固化剂涂料中的加水量对体系的黏度影响不大,而环氧-亲水性固化剂涂料中的加水量对体系的黏度影响较大;成膜助剂2,2,4-三甲基戊二醇-1,3单异丁酸酯(TEXANOL)的加入可以显著降低乳液的最低成膜温度,并可取得较好的成膜效果.研制的水性环氧涂料具有较好的综合性能.     

硅溶胶-纯丙复合乳液反射隔热涂料的制备及性能

研究了一种以硅溶胶和纯丙乳液为复合基料的反射隔热涂料。研究表明,基料中硅溶胶比例增加有助于提高涂膜的太阳光反射比和污染后的太阳光反射比,涂膜表面对水的接触角也逐渐增大。通过正交试验确定了混合基料的最佳方案:硅溶胶粒径为10~15 nm,硅溶胶与纯丙乳液的比例为5∶4,硅烷偶联剂的添加量为4%。研究了二氧化钛的种类和含量对涂膜反射隔热性能的影响,使用改性二氧化钛,相对于金红石型二氧化钛,涂膜的太阳光反射比、近红外反射比以及隔热温差有很大提高。此外,研究了辐射型填料的粒径和含量对涂膜半球发射率与隔热性能的影响,使用粒径为1.05μm辐射型填料,添加量为8%时,涂膜的半球发射率达到最大。最终制备出一种具有耐沾污、高热反射和辐射能力的无机-有机复合型反射隔热涂料。     

路用环氧类热反射涂料的研制及性能评价

根据热反射涂料的基本特点和组成,结合道路材料的功能需求,选用耐磨性和黏附力较好的环氧树脂为成膜物质,TiO2、SiO2和消光粉为主要功能填料,通过正交试验优选出黏度适宜、光泽度低以及降温效果好的涂料配方。评价了热反射涂料的室内外降温效果,并分析了该涂料的综合路用性能。结果表明,热反射涂料的较佳配方为12%TiO2,4%SiO2和4%消光粉;当涂料用量为0.8kg/m2时,该热反射涂层试件在室内可降低温度12~14℃,在太阳辐射下则可降低温度7~9℃;热反射涂层铺装具有较好的耐磨性,但路面抗滑性有一定程度下降,需添加抗滑粒料满足行车安全性要求。     

RTM快速成型环氧树脂时间-温度-转变图的构建及其碳纤维/环氧树脂复合材料评价

针对自行研制的树脂传递模塑工艺（RTM）快速成型环氧树脂,利用唯象动力学模型、DiBenedetto方程和凝胶模型研究了树脂体系的等温及非等温固化动力学,构建了时间-温度-转变（TTT）的关系图,表明树脂体系兼具较长的适用期与快速固化特性。以此设计RTM快速成型工艺,考察了树脂体系对碳纤维织物的浸润流动行为,并评价了快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的界面力学性能与微观形貌。结果表明,注射温度下树脂体系的浸润填充性良好,RTM快速成型碳纤维/环氧树脂复合材料的力学性能和内部成型质量较好。      

碳纤维复合材料发动机壳体用韧性环氧树脂基体的研究

在综合考虑粘度-力学性能-耐热性能的基础上,开发了一种适用于碳纤维复合材料固体火箭发动机壳体湿法缠绕成型的韧性环氧树脂基体。用DSC,FT-IR等分析手段对该树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物性能和复合材料性能进行了系统研究。结果表明,该树脂基体粘度小、适用期长、韧性高,与碳纤维界面粘接好,所制得的复合材料壳体纤维强度转化率高。     

聚合物涂层对高模量碳纤维表面性能的影响

为改善碳纤维表面性能以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能,对PAN基高模量碳纤维（HMCF）表面进行聚合物涂层处理。研究了不同潜伏性固化剂含量的聚合物涂层对HMCF表面以及碳纤维/树脂复合材料的界面性能的影响。IR分析表明,聚合物涂层与纤维或树脂基体发生了化学反应。扫描电镜和动态机械热分析的结果也说明,聚合物涂层能够提高...     

竹炭/酚醛树脂复合导电材料的制备与性能

以碳化温度为900 ℃的竹炭为导电骨料、 酚醛树脂为黏结剂、 炭黑为添加剂, 采用模压成型法制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料。考察了竹炭的粒度、 酚醛树脂用量、 炭黑用量、 成型压力及固化温度等工艺因素对竹炭/酚醛树脂复合导电材料导电性和抗弯强度的影响。结果表明: 随着酚醛树脂用量的增加, 复合材料的抗弯强度增大, 电导率先增大后减小; 增加成型压力可同时提高复合材料的电导率和抗弯强度; 增大竹炭粉粒的粒径、 增加炭黑用量、 提高固化温度有利于改善复合材料的导电性, 但会不同程度地改变复合材料的力学性能。制备竹炭/酚醛树脂复合导电材料的最佳工艺条件为: 竹炭粒度≤75 μm, 树脂用量30%, 炭黑用量7.5%, 成型压力280 MPa, 固化温度180 ℃。      

正交试验法优化乙烯基酯树脂增韧体系的研究

采用正交试验设计方法研究了固化体系的用量、乙烯基酯树脂的用量、增韧体系的内部配比,3个因素对乙烯基酯树脂力学性能的影响。通过测试树脂的凝胶时间和黏度特性,研究了树脂体系的反应性和流变性,制定树脂固化成型工艺。制作树脂浇注体,测试各个组分的冲击、弯曲性能。综合各种因素,优化选出了冲击韧性最好的一组配方,其冲击强度达到12.27kJ/m2,约为未改性树脂(冲击强度为3.11kJ/m2)的4倍。     

低温固化有机硅耐高温涂层织物的制备

为降低有机硅树脂固化的温度和时间,利用环氧树脂对自制有机硅低聚物进行改性,并进一步在改性硅树脂中添加铝粉、高岭土及白炭黑等功能填料制备复合有硅树脂溶液,将其涂覆在玻璃纤维织物表面,最终制备出具有低温固化功能的隔热涂层玻璃纤维织物.结果表明:环氧树脂分子侧链上的仲羟基与有机硅低聚物发生了接枝反应,环氧基团的保留也为涂层过程中实现低温固化提供了条件;改性硅树脂在700℃时的残留质量为66.2%,具有良好的热稳定性;复合有机硅树脂涂层后的织物可在60℃下烘10 min,完成固化过程,烧蚀试验表明涂层后织物的隔热性能显著提高.     

Mechanical energy dissipation using carbon fiber polymer–matrix structural composites with filler incorporation

Continuous carbon fiber composites with enhanced mechanical energy dissipation (vibration damping) under flexure are provided by incorporation of fillers between the laminae. Exfoliated graphite (EG) as a sole filler is more effective than carbon nanotube (SWCNT/MWCNT), halloysite nanotube (HNT), or nanoclay as sole fillers in enhancing the loss tangent, if the curing pressure is 2.0 (not 0.5) MPa. The MWCNT, SiC whisker, and HNT as sole fillers are effective for increasing the storage modulus. The combined use of a storage modulus-enhancing filler (CNT, SiC whisker, or HNT) and a loss tangent-enhancing filler (EG or nanoclay) gives the best performance. With EG, HNT, and 2.0-MPa curing, the loss modulus is increased by 110%, while the flexural strength is decreased by 14% and the flexural modulus is not affected. With nanoclay, HNT, and 0.5-MPa curing, the loss modulus is increased by 96%, while the flexural strength and modulus are essentially not affected. The filler incorporation is more effective for crossply than unidirectional composites. The highest fraction of mechanical energy dissipated is 11%. The loss tangent enhancement is primarily contributed by the innermost interlaminar interfaces, indicating shear deformation dominance in damping. The filler incorporation increases the interlaminar interface thickness, which remains below ~10 μm.     

无溶剂环氧涂料的制备及涂层性能研究

为提高环氧涂料在受力和形变等动态环境下的性能,通过对环氧树脂和固化剂等基础材料的筛选、涂膜柔韧性能的改善和防腐蚀底漆配方的设计,研制一款无溶剂环氧树脂工业防腐蚀涂料。选取黏度较低的J51型环氧树脂以及与其成膜性好且漆膜力学性能优异的WH-31型环氧固化剂作为主要成膜物质,通过环氧活性稀释剂(SM80)进行增韧,当SM80与环氧树脂比例为1:7时,涂层柔韧性可达1mm且与碳钢板拉拔附着力可达12MPa。在此基础上进行无溶剂环氧铁红底漆研制,得到施工方便、力学性能优异、耐水性良好、耐碱性良好,耐盐雾可达1000h的工业防腐蚀底漆。     

具备吸收雷达波功能的三叶型碳化硅纤维研制

以聚碳硅烷(PCS)为原料,采用熔融纺丝制备三叶型PCS纤维后,经不熔化和烧成制得三叶型碳化硅纤维。研究了纺丝温度、收丝速度等对纤维异形度的影响,并对预氧化和烧成工艺以及吸波性能等进行了研究。研究表明,较低的纺丝温度、适当高的纺丝压力和较低的转速有利于提高纤维的异形度。与相同当量直径的圆形纤维相比,三叶型碳化硅纤维的抗拉强度平均提高约30%,三叶型碳化硅纤维在8~18 GHz范围内具有较好的吸收雷达波性能。      

Veränderung des elektrochemischen Korrosionsverhaltens und der mechanischen Eigenschaften von C/Al-Verbunden durch Faserbeschichtungen aus SiC und pyrolytischem Kohlenstoff

Changes of the electrochemical corrosion behavior and the mechanical properties of C/Al-composites due to SiC and pyrolytic carbon fiber coatings The following contribution describes the modification of the electrochemical and mechanical behavior of carbon fiber reinforced pure aluminum (C/Al-composite) due to two different fiber coatings. Tests include potentiodynamic corrosion tests, Transmission electron microscopy, bending tests and single fiber-“push in”-tests. The potentiodynamic corrosion tests were carried out in 3,5 wt.% NaCl solution. The results give evidence of a considerable decrease of the corrosion resistance of the C/Al-composites due to the application of the pyrolytic fiber coating. The SiC coating improves the corrosion resistance of the composite. However, the mechanical properties of the composites were harmed by the SiC coating. The pyrolytic carbon coating leads to a remarkable energy dissipation due to “stick-slip” effects on the interface under load. Consequently, the application of suitable multilayers of pyrolytic carbon and SiC fiber coatings could result in improved electrochemical and optimized mechanical properties of the C/Al-composite.