高温热循环对LP-15聚酰亚胺复合材料界面性能的影响

研究热循环对LP-15/G827聚酰亚胺复合材料界面及其力学性能的影响。结果表明:LP-15浇铸体的热膨胀系数在45×10-6/℃左右,远大于LP-15/G827聚酰亚胺复合材料的热膨胀系数(0.1×10-6/℃～0.3×10-6/℃)。复合材料的层间剪切强度和界面剪切强度均随热循环次数的增加而迅速降低,当热循环次数达到30次以后,层间剪切强度仅能维持在50%左右,而当热循环次数达到80次以后,界面剪切强度仅能维持在20%左右。经扫描电镜研究表明,可能主要是由于上浆剂和树脂基体的降解以及纤维与树脂的热膨胀系数不匹配,导致界面处发生破坏,力学性能下降。     

聚酰亚胺纤维增强树脂基复合材料的研究

以聚酰亚胺纤维为增强体,环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、氰酸酯和聚酰亚胺树脂为基体,通过模压成型法制备了4种聚酰亚胺纤维增强的树脂基复合材料。研究了4种基体树脂低聚物的固化行为和流变性能,并表征了4种相应树脂基复合材料的热学、力学、介电性能以及纤维与树脂之间的界面性能。结果表明:4种基体树脂低聚物最低黏度都低于15Pa·s,显示了良好的成型工艺性,环氧树脂基复合材料的力学性能最好,弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度分别达到716MPa、54.9GPa和56.5MPa;聚酰亚胺树脂基复合材料的耐热等级最高,玻璃化转变温度大于300℃;氰酸酯树脂基复合材料的介电性能最优,介电常数在低频段低于3.3。     

高性能热固性聚酰亚胺树脂研究进展

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料具有优异的耐热性和力学性能,广泛应用于武器装备、航空航天等领域。文中系统综述了热固性聚酰亚胺树脂及其复合材料的研究进展,介绍了国内外高性能热固性聚酰亚胺树脂的代表性成果,并对其未来的发展方向进行了展望。     

苯炔基封端的联苯型聚酰亚胺复合材料

采用改性单体原位反应聚合法(MPMR) 制备了苯炔基封端的聚酰亚胺树脂, 采用模压方法研究了聚酰亚胺复合材料的成型工艺。所制备的树脂和复合材料均具有很高的热稳定性; 复合材料在371 ℃的力学性能保持率高于室温力学性能的50 %; 其玻璃化转变温度为449 ℃; 纯树脂和复合材料在371 ℃空气中100 h 的热失重小于3 %。所研制的聚酰亚胺复合材料基本满足了371 ℃高温树脂的性能。      

RTM聚酰亚胺复合材料力学性能研究

研究RTM聚酰亚胺树脂的流变学和凝胶行为,确定该树脂的复合材料成型工艺参数,测试其复合材料的室温和高温力学性能.结果表明:RTM聚酰亚胺树脂在高温下具有良好的流变性能,在260～280℃之间有较长的开放期,可以实现RTM工艺.RTM聚酰亚胺复合材料具有较高的玻璃化转变温度、良好的室温力学性能和优异的高温(288℃)力学性能保持率,可以低成本(RTM)地制造耐高温的聚酰亚胺复合材料.     

聚酰亚胺树脂研究与应用进展

聚酰亚胺树脂是一种耐热性高、介电性能优异、机械强度良好的高分子材料。本文中主要介绍了聚酰亚胺树脂近几年的研究与应用进展情况。包括: 用新的合成方法引入特征元素或基团, 制备出性能优异或具有某种特色功能的新型聚酰亚胺树脂; 聚酰亚胺树脂在复合材料中的应用进展; 聚酰亚胺树脂在微电子工业中的应用进展;并且提出了聚酰亚胺树脂的发展方向。     

LP-15聚酰亚胺树脂的增韧研究

采用自行合成的分子两端、 一端带有NA端基和两端都不带NA端基的三种齐聚物, 以及化学组成相同、 分子链长不同的齐聚物和高聚物通过物理共混法对LP-15树脂进行增韧。比较了齐聚物的端基结构、 分子量大小对LP-15树脂耐热性、 冲击强度的影响, 讨论了其增韧机理。结果表明: 所有增韧体系中增韧剂与LP-15间均具有很好的相容性, 且保持了LP-15树脂原有良好的耐热性。但分子带NA端基与不带NA端基的齐聚物相比, 后者的增韧效果更好; 当分子两端均不带NA端基时, 分子链长的高聚物的增韧效果优于分子链短的齐聚物。     

石英纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的疲劳特性

石英纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料具有比强度高、比刚度大、结构可设计性等很多优点,将在武器装备结构件领域广泛应用。对石英纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的室温及高温拉伸性能进行了研究;对石英纤维增强聚酰亚胺树脂基复合材料的室温及高温拉-拉疲劳特性进行了研究。结果表明,复合材料的拉伸强度及弹性模量随着测试温度的升高而降低,并且在300℃时保留率分别是68%和80%。在相同应力水平下,复合材料的室温疲劳寿命比高温疲劳寿命高。在高温下,由于树脂软化,复合材料的经纱裂纹减缓。通过疲劳断裂的断口形貌和疲劳寿命变化,对复合材料损伤机制进行评估。     

航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套研究进展

综述了航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套的特性及其研究进展与应用现状,重点介绍了石墨填充复合材料衬套、纤维编织增强复合材料衬套及短切纤维增强复合材料衬套的制备技术、性能特点与应用发展,指出低成本、连续化生产、耐高温及长使用寿命是未来航空发动机聚酰亚胺树脂基复合材料衬套及其材料体系的主要发展方向。     

PMR—15聚酰亚胺及其复合材料的研究进展

本文综述了ＰＭＲ－１５聚酰亚胺的发展历史，树脂及复合材料的性能和应用，树脂及复合材料尚待改进和研究的问题等。     

Residual stresses in unidirectional graphite fiber/polyimide composites as a function of aging

In this research, the magnitude and distribution of residual aging stresses in unidirectional graphite fiber/polyimide composites were investigated. First, a viscoelastic aging material model was developed by characterizing the isothermal aging strain and stress relaxation of neat PMR-15 polyimide. Then, the aging material model was applied to numerically evaluate the effect of matrix aging and cooling on the residual stress state of a unidirectional graphite fiber (T-650)/polyimide (PMR-15) composite. It has been shown in this work that residual stresses in the composite are significantly affected by high temperature aging. Most importantly, the magnitude of the residual stress caused by aging in N₂ at 316 °C for one month was found to be comparable to the cooling stress in the composite.     

In Situ Synthesis of Core-Shell Li_4Ti_5O_(12) @ Polyaniline Composites with Enhanced Rate Performance for Lithium-ion Battery Anodes

The core-shell Li_4Ti_5O_(12) @ polyaniline composites(LP) have been synthesized via an in situ synthesis with different mole ratios(25:1, 50:1 and 100:1, aniline:LTO). As an anode material of lithium-ion batteries,the LP-2 electrodes(50:1) exhibit a high initial reversible capacity of 205 mAh g~(-1)with an initial coulombic efficiency of 97.6% at 0.1 C. Even at a high current density of 10 C, the reversible capacity of the LP-2 electrodes still remains at 102 mAh g~(-1). Moreover, the LP-2 electrodes retain an impressive high capacity of 161 mAh g~(-1)after 100 cycles at 1 C, with 0.11% capacity fading per cycle. The promising electrochemical performance may be attributed to the significantly decreasing charge-transfer impedance of the LP composite and reductive polarity difference between the cathode and the electrolyte.     

Chemical structures at the Nextel fibre/polyimide matrix interface detected by photoacoustic FTIR spectroscopy

Photoacoustic (PA) Fourier transform infra-red (FTIR) spectroscopy is used to study Nextel glass fibre/polyimide composite interfaces. It is shown that exposure of the fibre/matrix interface to dry and aqueous environments may lead to chemical changes at the interface. Among the two polyimide resins examined in this study, the aromatic thermoplastic polyimide resin used in the Nextel BF10 composites (Ultem 1000) may interact with the fibre surface without a coupling agent, while the polyimide resin (PMR-15) used to prepare Nextel AF10 composites requires the presence of a coupling agent at the interface. However, exposure to aqueous environments will cause hydrolysis of the imide linkage in the polymer as well as hydrolysis of the coupling agent-glass fibre surface interactions, but the extent of hydrolysis will be reduced in the presence of coupling agents.     

基于RTM技术的碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面一体化制备与验证

设计了一种碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面结构,采用PAM-RTM软件模拟了舵面在注胶过程中的树脂流动,根据模拟结果设计了成型模具,并通过树脂传递模塑(RTM)工艺制备了耐高温碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面,对其进行了力学试验,并将三维有限元分析结果与试验结果对比。试验结果表明,碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面在150%的使用载荷下保持了结构的完整性,骨架的最大应变为2 408×10–6,复合材料蒙皮的最大应变为2 371×10–6。有限元分析结果表明,金属骨架的最大应力出现在舵轴根部圆弧过渡区,而碳纤维/聚酰亚胺复合材料蒙皮的最大应力出现在与垫片外圆弧接触处;碳纤维/聚酰亚胺复合材料舵面的初始破坏为蒙皮单向带横向拉伸失效。      

聚酰亚胺纤维与碳纤维缠绕复合气瓶性能对比研究

本文主要研究高性能国产聚酰亚胺纤维在复合材料气瓶上的应用,并表征其与进口碳纤维的性能差距.采用国产聚酰亚胺纤维进行缠绕成型工艺优化与复合材料性能测试分析,在测试数据及工艺优化基础上针对其进行了复合材料气瓶的强度设计.分别采用聚酰亚胺纤维、进口T300、T700以及T800碳纤维缠绕成型复合材料气瓶,进行水压爆破压强的测试,并引进声发射检测技术对其在水压过程中的损伤信号进行监测分析.结果表明聚酰亚胺纤维缠绕工艺性良好,与树脂界面结合优异,适用于湿法缠绕成型工艺.复合材料拉伸强度达到1 708 MPa,纤维的强度发挥率高达80%,相比于碳纤维复合材料其呈现出较好的断裂韧性,有利于减少复合材料气瓶在水压下的应力损伤.缠绕成型的聚酰亚胺纤维复合材料气瓶容器特征系数(PV/W)高达32.2 km,其在航空航天、医用、汽车、核工业等领域具有广阔的应用前景.     

B_4C_P/PI聚酰亚胺复合薄膜耐高温及热中子辐照屏蔽性能研究

以耐高温型聚酰亚胺为基体,微米碳化硼(B_4C)为热中子吸收剂,采用粉体表面改性及超声湿混-热亚胺化成膜工艺成功制备了一系列B_4CP/PI聚酰亚胺复合薄膜,重点探讨了不同B_4C含量条件下复合薄膜的耐热性能和力学性能以及不同B_4C含量、不同复合薄膜厚度条件下复合材料的热中子屏蔽性能。研究表明:采用上述工艺,B_4C功能粒子在聚酰亚胺基体中可均匀分散;B_4CP/PI复合薄膜的耐热性随B_4C含量的增加显著提高,力学性能则呈相反趋势;所制备的B_4CP/PI复合薄膜表现出优异的热中子屏蔽性能,中子透射率I/I0随复合薄膜厚度增加及B_4C含量增加呈指数变化规律。据此,可通过材料结构设计,满足不同领域对该类耐高温中子防护材料的应用需求。     

空心微珠-碳纤维共混改性聚酰亚胺复合材料的摩擦学性能

通过模压成型制备了碳纤维与空心微珠共混改性的聚酰亚胺复合材料, 采用MRH-3型摩擦磨损试验机研究了空心微珠含量、滑动速度及载荷对复合材料摩擦学性能的影响, 并对其磨损形貌及机制进行了分析。结果表明: 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦学性能优于其单独填充的聚酰亚胺基复合材料; 空心微珠含量对共混改性的复合材料摩擦系数影响不大, 但其磨损率随着空心微珠含量的增加先减小后增大; 15%空心微珠-10%碳纤维(质量分数)共混增强的复合材料的减摩耐磨性能最佳; 随着滑动速度提高, 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料的摩擦系数下降, 磨损率增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺复合材料摩擦系数随着载荷增加先下降后上升, 而磨损率则随着载荷增加而增大; 空心微珠-碳纤维/聚酰亚胺的主要磨损机制在较低载荷时为磨粒磨损, 在较高载荷时为粘着磨损和磨粒磨损。     

Effect of the dispersibility of BaTiO3 nanoparticles in BaTiO3/polyimide composites on the dielectric properties

We have investigated the effect of coupling agents with different organic moiety on the dielectric properties of polyimide/BaTiO₃ (70 nm) composite films. INAAT (isopropyl tris(N-amino-ethyl aminoethyl)titanate, KR 44) and APTS (3-amino-propyl-triethoxysilane) were used as coupling agents, respectively, for homogeneous dispersion of BaTiO₃ particles into a polyimide matrix. The composite films were prepared by pyromellitic dianhydride (PMDA) and 4,4′-oxydianiline (ODA)-based polyimide. Enhanced dispersion of BaTiO₃ particles was obtained by the use of INAAT with more organic moiety compared to that afforded by APTS. The polyimide composite with BaTiO₃ particles (BaTiO₃ content at 50 vol.%) treated by INAAT showed an increased dielectric constant of 19.03 while retaining an appropriate dielectric loss of 0.0109, as compared to the dielectric constant (14.64) of polyimide/APTS-treated BaTiO₃ composite. The results of this work demonstrate the potential use of an INAAT coupling agent with more organo functional groups for obtaining enhanced dielectric properties in a polyimide/BaTiO₃ composite for application in an embedded capacitor.