聚苯乙烯/次磷酸铝复合材料的制备及阻燃性能

采用熔融共混的方法制备了聚苯乙烯/次磷酸铝(PS/AHP)复合材料。采用热重分析测试研究了复合材料的热稳定性,通过极限氧指数、垂直燃烧和微型量热测试研究了复合材料的阻燃性能。研究表明:次磷酸铝(AHP)有效提高了PS/AHP复合材料的阻燃性能,当次磷酸铝添加量为20%时,复合材料可以达到UL-94 V-0级别,极限氧指数为24.0%;热重分析研究表明次磷酸铝的加入可以延缓聚苯乙烯分子链的降解,提高复合材料高温成炭率;微型量热(MCC)测试表明PS/AHP30与纯PS相比,其热释放速率峰值和总热释放分别下降40.5%和18.9%。     

SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展

连续SiC纤维增韧SiC陶瓷基复合材料(SiCf/SiC CMCs)具有低密度、优异的高温力学性能和抗氧化性能,在航空发动机热端部件上具有广阔的应用前景,具备提高发动机推重比和使用温度、减轻无效重量、简化系统结构等显著优势.延长SiCf/SiC复合材料在航空发动机高温氧化环境下的服役寿命是当前需要解决的难题.本文从纤维、界面相、基体、表面涂层四个方面综述了SiCf/SiC复合材料高温抗氧化研究进展.采用多元多层自愈合界面相、对基体进行改性以及采用表面自愈合整体涂层都可以有效提高SiCf/SiC复合材料在高温氧化环境中的使用稳定性和寿命.     

溶剂热法原位制备TiO2/Ti3C2Tx复合材料及其光催化性能EI北大核心CSCD

以Ti3C2Tx为基底材料,异丙醇(C3H8O)为诱导剂,通过溶剂热法制备TiO2/Ti3C2Tx复合材料。采用X射线衍射、扫描电子显微镜、X射线光电子能谱和紫外可见漫反射光谱对样品物相组成及微观结构进行表征。结果表明:在Ti3C2Tx层状表面均匀生长出锐钛矿晶型的TiO2,所得TiO2/Ti3C2Tx复合材料光生电子传输性能提高。TiO2/Ti3C2Tx-24 h在500 W汞灯(波长为365 nm)照射下其光催化性能最佳,75 min可降解甲基橙(MO)95%,比纯TiO2光催化剂降解效率提高了67.7%。     

次磷酸铝添加量对碱木质素基聚氨酯 泡沫阻燃性能的影响

利用精制后的碱木质素部分代替聚醚多元醇制备碱木质素基聚氨酯泡沫材料(PUF/木质素)。将次磷酸铝(AHP)作为阻燃剂添加到材料中制备PUF/木质素/AHP材料。通过极限氧指数(LOI)测试PUF/木质素/AHP材料的阻燃性能,通过热重分析(TG)研究了材料的热降解行为和成炭性能,通过锥形量热(CONE)测试和扫描电子显微镜(SEM)分别研究了PUF/木质素/AHP材料的燃烧行为和残炭的表面形貌。结果表明：当碱木质素添加量为聚醚多元醇的5%、AHP的添加量为30%时,PUF/5%木质素/30%AHP材料的LOI值达到了25.6%,同时降低了材料的热分解速率和热释放量,促进了材料的成炭。当AHP受热分解时,产生的PO自由基会捕捉材料燃烧时产生的氢氧自由基,从而抑制燃烧反应,同时产生磷酸铝和焦磷酸铝,形成致密的炭层阻隔物质和能量的传递,阻止材料进一步燃烧,从而提高材料的阻燃性能。     

次磷酸铝阻燃剂的改性进展

次磷酸铝是一种用途非常广泛且性能优异的无机阻燃剂,在无卤阻燃复合材料领域有着极其重要的作用。现阶段次磷酸铝的制备方法主要依靠酸碱中和反应和复分解反应;超细化法、表面化学改性法、微胶囊化是目前社会中改性次磷酸铝的常用方法,对改变次磷酸铝表面性能和高温下的热稳定性能具有良好的帮助;其中微胶囊化具有提高次磷酸铝热稳定性和改变其表面性能的双重优点,因此微胶囊化将成为次磷酸铝改性的主要研究方向。     

耐高温无机防静电胶粘剂的制备及性能研究

以磷酸铝胶粘剂为基体,锑掺杂的二氧化锡(ATO粉)为导电填料,制备无机防静电胶粘剂。研究了ATO粉用量对该胶粘剂的热稳定性、表面电阻率、介电性能和力学性能等影响。结果表明:当温度为200～800℃时,防静电胶粘剂具有良好的热稳定性(其热失重率仅为6%);防静电胶粘剂的表面电阻率主要与介质材料的性能有关,当w(ATO粉)=5%～30%时(相对于磷酸铝胶粘剂而言),表面电阻率在4.2～5.0 MΩ/m2之间;当w(ATO粉)=25%时,防静电胶粘剂的介电性能最优,而力学性能变化不大。     

硅、铜浸渍改性C/C复合材料制备技术、性能及应用

介绍了硅、铜浸渍改性C/C复合材料的制备、性能和应用。在C/C复合材料毛坯的基础上,通过液体硅渗透(LSI)制备C/C-SiC复合材料是一种快速致密的陶瓷基复合材料成型技术,可提高材料表面硬度和抗氧化性能,在刹车材料、空间望远镜用镜面、航天飞行器热防护系统、高温换热器等方面已得到实际应用。铜改性C/C复合材料可提高其导电性,用于铁路系统引电弓、第三轨等方面。     

环氧树脂包覆MPP阻燃EVA的研究

通过原位聚合法制备了以环氧树脂(EP)为壁材,三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)为芯材的环氧包覆三聚氰胺聚磷酸盐(EPMPP),将其与二乙基次磷酸铝(ADP)复配后制备了阻燃乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)复合材料,并对阻燃材料材料进行了极限氧指数、UL 94垂直燃烧测试以及热失重分析表征。结果表明,当ADP与EPMPP质量比为2:1、添加量为40%(质量分数,下同)时,阻燃复合材料的极限氧指数达到最高值31%,UL 94垂直燃烧测试达V-0级;EVA/ADP/EPMPP阻燃复合材料的初始分解温度为303℃,850℃时残炭量为18%,较EVA/ADP/MPP阻燃复合材料有较大幅度的提高。     

回收聚丙烯/微晶纤维素复合材料的制备与性能研究

以回收聚丙烯(r PP)为基体、微晶纤维素(MCC)为增强材料、聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MA)为增容剂,使用双螺杆挤出机制备了r PP/MCC/PP-g-MAH复合材料。选用硬脂酸(SA)和硅烷偶联剂KH570作为改性剂对MCC进行表面改性,进一步提高MCC和基体的界面相容性。系统研究了改性MCC对复合材料的力学性能、热性能及结晶行为的影响。结果表明,添加9份SA改性MCC的聚丙烯复合材料的综合力学性能最佳;改性MCC的加入有利于提高复合材料的热稳定性。     

碳/碳复合材料氧化的研究进展

碳/碳(C/C)复合材料因比重轻、导电导热快等优异性能,成为航空航天领域应用的理想材料,但在643K以上温度的含氧环境中,碳/碳(C/C)复合材料易发生氧化而导致失效,因此,研究C/C复合材料的抗氧化性能非常必要。本文对C/C复合材料的氧化过程进行了总结,氧化过程主要是低温段的碳氧化学反应控制和高温段的氧气经边界层与碳反应的扩散控制。目前,针对C/C复合材料的抗氧化性弱的问题,有研究者提出,基体改性和涂层防护是提高材料抗氧化能力的主要方法。本文综述了静态氧化和高温氧化烧蚀的最新研究进展,从相关的研究进展可知,该材料的应用环境较为单一,为此本文基于海洋腐蚀环境,分析了C/C复合材料的氧化过程。     

阻燃聚氨酯弹性体复合材料的制备及性能研究

以次磷酸铝（AHP）和三聚氰胺氰脲酸盐（MCA）为阻燃剂,采用熔融共混法制备了一系列阻燃聚氨酯弹性体复合材料（FR-TPU）,采用热失重分析、极限氧指数、UL 94 垂直燃烧测试、锥形量热测试、力学性能测试、扫描电子显微镜研究了FR-TPU复合材料的热稳定性、阻燃性能、燃烧性能、力学性能和炭渣形貌。结果表明,AHP与MCA复配可明显提高FR-TPU复合材料的热稳定性、成炭率和阻燃性能;TPU/AHP-MCA20的极限氧指数为30.5 %,并达到UL 94 V-0级,热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)分别下降至436 kW/m2和55.5 MJ/m2,拉伸强度和断裂伸长率分别为25.45 MPa和588.3 %;AHP与MCA复配可明显提高TPU/AHP-MCA20炭渣的致密性,从而有效抑制燃烧区域物质及能量交换,提高复合材料的火灾安全性。     

载气条件对C/C复合材料CVI致密化效率及性能的影响研究

以天然气为碳源前驱体、N₂作为载气,采用等温、等压化学气相渗透(CVI)工艺,对初始密度为0.42g/cm³的预制体针刺毡进行致密得到C/C复合材料,本文研究了载气条件对C/C复合材料的致密化效率、微观结构及性能的影响。研究结果表明,沉积温度1050℃、沉积压力4KPa条件下,沉积120h后送N₂(天然气与N₂的比例为5∶1),300h致密化后C/C复合材料的密度可达到1.46g/cm³,表观和内层的密度差异仅为0.07g/cm³;复合材料表面可看到明显的预制体孔隙,未出现结壳情况;弯曲强度可达到107.8MPa,断口形貌以假塑性断裂为主,纤维与热解碳之间结合良好;在1000℃下垂直纤维方向的最大热膨胀系数仅为0.925×10^-6/℃,说明复合材料具有优异的热力学性能。     

镁热还原法制备多孔硅碳复合负极材料

分别以介孔二氧化硅(SBA-15和 MCM-48)和硅藻土为硅源,通过镁热还原制备多孔硅,然后向多孔硅中注入有机碳前躯体,经过高温碳化处理得到多孔Si/C复合负极材料。采用X射线衍射仪、Raman光谱仪、场发射扫描电子显微镜和N2吸附脱附测试仪对合成的材料分别进行了表征,研究了多孔 Si/C 复合材料的电化学性能。结果表明：镁热还原介孔二氧化硅可以得到多孔硅材料,碳加入到多孔硅材料中可以有效提高材料的电子电导率,可明显改善材料的循环稳定性。同时多孔结构可以有效缓解硅基材料充放电过程中的体积应力,提高材料的循环稳定性。以SBA-15、MCM-48和硅藻土为硅源制备得到的3种多孔Si/C复合材料在200 mA/g电流密度下循环30次之后的可逆容量分别为712、664、463 mA·h/g。     

三维针刺C/(SiC-TaC)复合材料的烧蚀性能及烧蚀机理

为了提高连续碳纤维增强碳化硅(SiC)复合材料的抗烧蚀性能,采用浆料浸渗结合化学气相浸渗SiC工艺制备出三维针刺碳纤维增强SiC-碳化钽(TaC)复合材料.采用氧-乙炔烧蚀试验测试复合材料烧蚀性能,用扫描电子显微镜分析烧蚀后材料表面的微观形貌,用X射线衍射、表面能谱分析对材料烧蚀后成分进行分析表征.结果表明:C/SiC-TaC)复合材料线烧蚀率为0.07mm/s,相对C/SiC复合材料而言表现出较好的抗烧蚀能力,添加TaC有助于提高C/SiC复合材料抗烧蚀性能.在中心区域,出现明显烧蚀坑,纤维与基体被致密的Ta2O5层覆盖,起到保护C纤维和基体的作用,复合材料的烧蚀以升华、氧化和机械剥蚀为主.在边缘和过渡区域,烧蚀以热化学氧化烧蚀为主.     

基于SPE的PA6基永久抗静电复合材料研究

以己内酰胺和聚乙二醇(PEG)为原料,熔融缩聚制备得到聚醚酰胺(PA6–PEG)共聚物,使用双螺杆挤出机,将其与硬脂酸锂(C18H35Li O2)进行复合加工得到基于高分子固体电解质的PA6基永久抗静电复合材料。使用傅里叶变换红外光谱、热重分析对复合材料的结构和热性能进行表征,并测试了复合材料的抗静电性能和力学性能。结果表明,C18H35Li O2中Li+主要和共聚物PEG软段醚键上的氧原子发生络合反应,C18H35Li O2的加入有效降低了PA6–PEG共聚物的表面电阻率,当其质量分数为7%时,复合材料表面电阻率下降到约1×109Ω;复合材料具有良好的热稳定性,起始分解温度在380℃以上,其随C18H35Li O2质量分数的增加而降低;与PA6–PEG共聚物相比,复合材料的力学性能降低,但C18H35Li O2质量分数在5%以内时,复合材料力学性能比较稳定。     

阻燃聚丁二酸丁二醇酯复合材料的制备及其阻燃性能研究

采用熔融共混技术,将次磷酸铝(AHP)和三聚氰胺氰尿酸盐(MC)引入聚丁二酸丁二醇酯(PBS),制备了一系列阻燃PBS复合材料,并采用极限氧指数、垂直燃烧、微型量热测试以及热失重分析研究了复合材料的阻燃性能以及热稳定性。结果表明,AHP可以有效提高PBS复合材料的阻燃性能;AHP与MC复配可以进一步提高复合材料的阻燃性能,两者质量比为2∶1,添加量为20 %（质量分数,下同）即可使复合材料达到UL 94 V 0级别,极限氧指数达到29 %;AHP以及复合阻燃体系可以有效提高复合材料初始分解温度及其高温稳定性。     

纳米SiO_2包覆微晶纤维素对PLA/PBS复合材料性能的影响

以纳米二氧化硅(nano-SiO_2)表面包覆的微晶纤维素(MCC)为填料,采用熔融共混的方法制备了聚乳酸/聚丁二酸丁二醇酯(PLA/PBS)复合材料。运用扫描电子显微镜、热重分析仪、差示扫描量热仪、动态热力学分析仪等方法研究了nano-SiO_2对PLA/PBS/MCC复合材料的力学性能、热稳定性以及结晶行为的影响。结果表明,nano-SiO_2包覆在MCC表面后与PLA/PBS熔融共混提高了nano-SiO_2在聚合物材料中的分散性,改善了MCC与树脂基体的相容性;添加5%(质量分数,下同)MCC的PLA/PBS/MCC复合材料,与同样添加量的PLA/PBS/nano-SiO_2-MCC复合材料相比,其储能模量、冲击强度以及结晶度分别提高了13.04%、11.70%、71.92%。     

C/C-SiC-ZrC复合材料抗氧化烧蚀性能研究

采用化学气相渗透(CVI-C)和液相浸渍裂解(PIP-SiC、PIP-ZrC)工艺制备了2.5D C/C-SiC-ZrC陶瓷基复合材料。通过液氧煤油超音速火焰对蘑菇头驻点试验件进行烧蚀试验,并采用扫描电子显微镜(SEM)和能谱分析仪(EDS)对材料的微观形貌及抗氧化烧蚀机理进行了初步探讨。结果表明,C/C-ZrC-SiC复合材料基体中SiC:ZrC质量比约为4:6,在2200K~2400K液氧煤油超音速火焰烧蚀试验环境下具有良好的抗烧蚀性能,100s蘑菇头驻点线烧蚀率仅为0.0054mm/s。研究发现,C/C-ZrC-SiC复合材料中合适的SiC和ZrC基体配比,高温氧化烧蚀过程中,材料表面形成了以ZrO_(2)颗粒为骨架的连续致密粘稠熔融层,有效封填材料表面的裂纹、孔洞,降低氧化性气氛向材料内部扩散的速率,对材料形成了较好的保护。     

2D-C/C-SiC复合材料强粒子冲蚀下的失效分析

本文采用化学气相渗透(CVI)工艺制备了2D针刺预制体增强的C/C-SiC复合材料,并对材料密度、力学性能以及强粒子冲蚀下的烧蚀机理和破坏机制进行了分析。结果表明,C/C-SiC复合材料在强粒子冲蚀下的破坏机制主要为机械冲蚀和颗粒侵蚀,其次是冲蚀过程中伴随的少量氧化。材料内层间孔、束间孔以及针刺孔的存在加剧了C/C-SiC复合材料破坏。研究发现,通过改变预制体结构来实现材料力学性能的均衡,并提高材料密度以减少材料的孔隙率将成为该使用环境下的材料设计原则     

Al(OH)_3@AlPO_4多级结构复合阻燃剂及其阻燃PE的性能

采用原位生长法合成了一种由氢氧化铝(ATH)核和多级花状结构磷酸铝壳组成的高效无卤复合阻燃剂(CFR),将CFR,ATH和磷酸铝的物理混合物(PM)及纯ATH分别与聚乙烯(PE)共混,通过密炼模压的方法制备PE/CFR,PE/PM和PE/ATH复合材料,对比了这3种复合材料的力学性能和阻燃性能。结果表明,PE/CFR复合材料的断裂伸长率明显高于其它两种复合材料,当阻燃剂质量分数为55%时,其比PE/PM和PE/ATH复合材料分别提高了213%和296%,且其垂直燃烧等级可达到V–1级,而PE/PM和PE/ATH复合材料均未通过垂直燃烧性能测试,另外,PE/CFR复合材料的热释放速率峰值和烟雾产生率峰值较其它两种复合材料大幅降低,分别为164 kW/m~2和0.028 m2/s,可用于电线电缆内层绝缘层材料。