环氧树脂基固体浮力材料的研制及表征

采用空心玻璃微珠填充环氧树脂研制固体浮力材料。间苯二胺 (MPD)、顺丁烯二酸酐 (MA)、二氨基二苯砜(DDS)及 593四种固化剂对比研究表明,MPD和DDS环氧树脂固化体系轴向压缩强度可达 210MPa。γ 氨丙基三乙氧基硅烷(KH—550)偶联剂在无机玻璃微珠与有机环氧树脂的复合过程中,可增加环氧树脂与微珠之间的亲合,电镜照片观察到微珠与环氧树脂间无界面沟隙,粘结界面均匀。空心玻璃微珠质量填充量为 25%时,复合材料密度降低至 0. 61g/cm3,轴向压缩强度仍能保持在 40MPa以上。     

深海固体浮力材料挤出成型工艺及性能

借鉴陶瓷坯体挤出成型工艺,提出了固体浮力材料挤出成型方法,优化了固体浮力材料挤出成型工艺参数.以环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料,采用挤出成型自由固化方法制备高HGMS含量的固体浮力材料,并对其性能进行了研究.结果 表明:挤出成型自由固化方法适用于HGMS体积分数为66％～68％固体浮力材料的制备.工...     

深潜用固体浮力材料的研究进展

简要介绍了化学泡沫复合材料、微球复合泡沫材料和轻质复合材料三种固体浮力材料及国内外固体浮力材料的技术发展概况。化学泡沫材料由于压缩强度低,应用受到限制;轻质复合材料由于随着浮力材料制备技术的进步,已逐渐被微球复合材料取代;微球复合材料由于填充刚性的空心微球,可以应用于水深超过4000 m或环境较为恶劣的情况。     

发泡EP固体浮力材料的制备及性能

以环氧树脂E-4221为基体,甲基四氢苯酐(MTHPA)和十二烯基琥珀酸酐(DDSA)为固化剂,偶氮二甲酰胺/二亚硝基五次甲基四胺(ACP-W)、Si—C键非水解型聚醚硅油(GT-693)和纳米SiO₂分别作为发泡剂、稳泡剂和成核剂制备了发泡环氧树脂材料。研究了预固化时间、发泡温度、ACP-W和GT-693添加量对发泡材料性能的影响。结果表明:采用70℃预固化1.5 h,125℃发泡2.0 h的固化发泡制度,在纳米SiO₂、ACP-W、GT-693质量分数分别为1.5%,5.0%,5.0%的条件下所制备材料的密度为0.33 g/cm³,压缩强度为8.01 MPa,满足了800 m深度的固体浮力材料的力学性能要求。     

固体浮力材料的等静压成型工艺及性能

以脂环族环氧树脂为基体,空心玻璃微珠(HGMS)为填充材料,分别采用真空辅助等静压成型工艺和模压成型工艺制备了固体浮力材料,并对其性能进行了研究。结果表明：相较于模压成型工艺,采用真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料可以有效降低材料密度,提高最大可使用深度。在不断提高HGMS体积分数以得到更低密度深海固体浮力材料时,真空辅助等静压成型工艺制备的固体浮力材料比模压成型工艺制备的固体浮力材料的最大HGMS体积分数可提高1%,密度降低了4.86%,最大可使用深度提高了50%,可达3 000 m。     

轻质填料种类对固体浮力材料性能的影响

以环氧树脂、复合固化剂与轻质填料为主要原料制备固体浮力材料。研究了轻质填料种类对材料密度、抗压强度、吸水性和冲击断面微观形貌的影响。结果表明:综合考虑不同种类轻质填料对材料密度和抗压强度的影响,可膨胀微球发泡剂WS606的综合性能良好,复合轻质填料中少量WS606的掺杂有利于减少空心玻璃微珠(HGB)加入量,且对样品性能无明显负面影响;AC发泡剂CCR-20对材料抗压强度的负面影响较大,但对材料密度的降低作用明显;以10%HGB-S15+3%WS606作为复合轻质填料制得的样品具有相对较低的密度和相对较高的抗压强度,分别为0.42g·cm~(-3)和14.06 MPa。     

国内空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料研究进展

从提高压缩强度、降低吸水率、降低密度三个方面对国内空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料的研究进展进行综述,并对空心玻璃微珠/环氧树脂基固体浮力材料的未来发展方向进行了展望。     

固体浮力材料的制备工艺及性能

以深海固体浮力材料的完全国产化为目标,利用中科雅丽科技有限公司生产的牌号为H25HS的空心玻璃微珠(HGMs)为核心原材料,采用自主研发的浇注成型、模压成型、带压固化成型、真空捣打成型和等静压成型方法分别制备了HGMs体积分数为60%～75%的环氧树脂(EP)/HGMs复合材料,并对其密度、抗压强度和耐水静压性能进行了综合测试和对比分析。研究结果表明,H25HS体积分数在68%以下时,适合的成型方法是浇注成型,可以获得安全使用深度大于6 000 m,密度不大于0.58 g/cm³的固体浮力材料;H25HS体积分数为68%～70%时,真空捣打成型和等静压成型方法最优,能够获得安全使用深度为2 000～4 000 m,密度0.48～0.52 g/cm³的固体浮力材料。     

无机非金属固体浮力材料的研制

以偏高岭土、矿渣与钠水玻璃反应生成的地聚物为基体材料,通过填充大量空心玻璃微珠制备了密度低、强度高的无机非金属固体浮力材料,研究了反应体系液固比、矿渣加入量、固化温度及时间对材料密度和抗压强度的影响,并对其吸水性和耐高温性能进行了测试.研究结果表明:当体系液固比为1.5,矿渣加入量为20％,固化温度及时间分别为60℃和24 h时,制得的无机非金属固体浮力材料的综合性能较好,密度和抗压强度分别为0.78 g/cm3和17.0 MPa,且材料具有较低的吸水率及较好的耐高温性能,可达到550℃.     

碳纳米管补强丁腈橡胶的性能研究

研究碳纳米管用量对丁腈橡胶(NBR)性能的影响。结果表明:随着碳纳米管用量的增大,胶料的最小和最大转矩增大,焦烧时间和正硫化时间缩短;硫化胶的100%和300%定伸应力增大,拉伸强度和撕裂强度先增大后减小,高温拉伸性能保持率总体增大,耐热和耐磨性能提高;加入6份碳纳米管,硫化胶的储能模量在温度较低时减小,损耗因子峰值减小。扫描电镜分析显示,碳纳米管在NBR中整体分散均匀,局部存在团聚现象。     

Study on Preparation and Properties of HVBR Reinforced with Si69-modified Carbon Nanotubes

Si69-modified CNTs/HVBR nanocomposites were prepared in dependence of different loadings of Si69-modified CNTs fabricated by mixing acid-treated CNTs with Si69 in toluene. FT-IR analysis illustrated the successful modification of CNTs. Experimental results showed that the Si69-modified CNTs could more significantly enhance the mechanical strength and thermal conductivity of the composites than the unmodified CNTs, indicating the Si69-modified CNTs could be more uniformly dispersed in the HVBR matrix, which was also verified form the SEM results. The DMA results indicated that the incorporation of Si69-modified CNTs could remarkably increase the glass transition temperature and decrease the height of the tanδ peak.     

碳纳米管补强丁苯橡胶/聚氯乙烯共混物的研究

研究碳纳米管用量对丁苯橡胶（SBR）/聚氯乙烯（PVC）共混物性能的影响。结果表明：碳纳米管微观呈长条状聚集态,聚集体由大量碳纳米管纠缠而成,碳纳米管直径为10～35 nm;随着碳纳米管用量的增大,SBR/PVC共混物的FL,Fmax和Fmax－FL逐渐增大,t10和t90呈缩短趋势,硬度、定伸应力、拉伸强度和撕裂强度逐渐增大,拉断伸长率逐渐减小,当碳纳米管用量为10份时,SBR/PVC共混物的物理性能较优;SBR/PVC共混物的储能模量和损耗模量随着应变的增大而减小,随着碳纳米管用量的增大而增大,损耗因子随着应变的增大而增大,随着碳纳米管用量的增大而呈减小趋势。     

碳纳米管水泥基复合材料高温力学性能实验研究

研究多壁碳纳米管(MWCNTs)掺量(0wt％、0.05wt％、0.08wt％、0.10wt％、0.20wt％)对碳纳米管水泥基复合材料(CNT/CC)高温力学性能的影响.分别测试了常温时以及200℃、400℃、600℃和800℃高温后CNT/CC净浆试件的质量损失、抗折强度和抗压强度.结果表明:MWCNTs的加入能够降低水泥基体内部蒸汽压和温度梯度,有效地提高水泥基体抗高温爆裂能力.MWCNTs的掺入可在一定程度上降低水泥基材料的高温质量损失,但掺量过大时由于催化剂的热分解,质量损失会有所增加.热作用时,MWCNTs表面和端部易产生一些亲水基团和缺陷位,在一定程度上缓解了水泥基复合材料高温性能的劣化.800℃后,CNT/CC的相对残余抗折强度和相对残余抗压强度分别约为30％ ～35％和45％ ～50％.     

碳纤维增强环氧基形状记忆材料的制备及性能研究

采用硅烷偶联剂KH-560改性短切碳纤维(CF),并将其与聚氨酯增韧剂以及环氧树脂复合制备了CF增强环氧基形状记忆复合材料,通过力学性能、动态力学分析和形状记忆性能测试研究了改性CF的加入对环氧复合体系性能的影响。结果表明:改性CF的加入提高了体系的拉伸强度和冲击强度,当CF用量为1.0 phr时,体系的拉伸强度和冲击强度达到74.6 MPa和41.5 k J/m2,分别提高了9.1%和8.4%;另外CF的加入提高了体系的模量,使得体系的形变固定率增大,但同时导致形变回复性能有所降低。     

碳纳米管固井水泥复合材料抗腐蚀及力学性能研究

为解决油田地层水在固井水泥中的渗透腐蚀造成套管损坏及环空带压问题,同时优化其力学性能,以纳米材料作为水泥基材料的增强组份,掺加碳纳米管(CNTs)制备了一种碳纳米管固井水泥复合材料.通过非共价键修饰法筛选多种碳纳米管分散剂,从其分散能力和悬浮液的稳定性确定了最优分散剂;研究了碳纳米管固井水泥复合材料的抗压、抗拉力学性能,通过测试强度及孔渗特征变化来对复合材料的抗腐蚀性进行了评价.结果 表明,当碳纳米管的掺量为0.03％时,碳纳米管固井水泥复合材料可将水泥石的抗压、抗拉强度分别提高50％、30％以上,其腐蚀60 d的强度衰退和孔隙度增大率均小于5％、渗透率增大率小于1％、有效抑制了有害孔(大于0.1 μm)的产生,具有较好的抗腐蚀渗透性能.该水泥复合材料优良的抗腐蚀性、高抗压、高抗拉特性(韧性),对多级缝网压裂水平井开发具有重要的应用价值.     

碳纳米管/聚丙烯复合材料的制备与研究

在制备碳纳米管/聚丙烯复合材料的过程当中,碳纳米管难以均匀的分散在聚丙烯基体中。要解决碳纳米管的分散性就需要对碳纳米管进行必要的修饰。基于此背景,本论文首先对碳纳米管进行了表面修饰,然后选择马来酸酐接枝聚丙烯（MAH-PP）作为聚合物基体,制备了碳纳米管/聚丙烯复合材料,研究了碳纳米管/聚丙烯复合材料的结晶行为。碳纳米管在聚丙烯复合材料中能起到异相成核作用,促使晶粒细化。     

聚酯/碳纳米管共混纤维的抗静电性能

通过采用碳纳米管(CNTs)与聚酯(PET)切片混合制成抗静电母粒,再将抗静电母粒与PET切片共混纺丝制得PET/CNTs共混纤维。用纤维比电阻仪、摩擦式织物静电测试仪测量不同CNTs含量的共混纤维及其织物的抗静电性能。研究结果表明:添加少量的CNTs能明显改善聚酯纤维和织物的抗静电性能,共混纤维的抗静电性能随着CNTs添加量的增加而提高。