玻璃纤维/环氧树脂复合材料热解特性研究

采用热重-差热分析仪研究玻璃纤维/环氧树脂复合材料在空气及氮气氛围下不同升温速率的热解特性规律。结果表明,在空气气氛下,热解分为两个阶段;氮气气氛下,热解只存在一个热分解阶段,与空气气氛相比热解初始分解温度较高,热解温度范围变窄,失重速率明显变大。在两种气氛下,玻璃纤维均不参与热解。随着升温速率的增加,热解反应各阶段的起始温度、终止温度、最大失重速率温度均向高温方向移动,热解温度范围大小都基本保持不变。氮气气氛下使用Kissinger法、FWO法和Starink法计算出玻璃纤维环氧树脂的平均表观活化能分别为106.42、123.09和119.48kJ/mol。复合材料活化能随转化率的增加而升高,表观活化能保持在一定数值范围内且数值相近,热解反应比较稳定,具有较低A值,表明其具有较强的热稳定性。     

乙二胺双马来酰胺酸根合镧(Ⅲ)-层状矿物复合热稳定剂对聚氯乙烯的热稳定作用

利用稀土配合物具有较强协同作用的优点,将自身对聚氯乙烯(PVC)具有一定热稳定作用的乙二胺双马来酰胺酸根合镧(Ⅲ)配合物(LaL)与层状矿物,如高岭土、蒙脱土、水滑石和水镁石进行复配,通过热重分析、刚果红试验和静态烘箱老化法研究了乙二胺双马来酰胺酸根合镧(Ⅲ)与高岭土、蒙脱土、水滑石和水镁石复合物对PVC热稳定性的影响。结果表明,乙二胺双马来酰胺酸根合镧(Ⅲ)与层状矿物具有良好的协同效应,且与水镁石效果最为显著,当二者质量比为1∶1时,PVC热稳定时间由2 min提升至70 min,且能有效地抑制单一稀土热稳定剂使用时的初期着色能力。复合热稳定剂的添加大幅度提高了PVC热降解的活化能,尤其是LaL-水镁石复合物(LaL-Brucite)的添加,N_2气氛下的活化能相对于纯PVC样品,由123.5 kJ/mol提升至234.7 kJ/mol,提高了111.2 kJ/mol;空气气氛下的活化能相对于纯PVC样品,由115.9 kJ/mol提升至133.0 kJ/mol,提高了17.1 kJ/mol;有效地提高了PVC的热稳定性。     

聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料的力学性能与热性能

采用低剪切应力分散混合方法制备了不同含量的聚碳酸酯/羟基磷灰石纳米复合材料(PC/HAP),并研究了其力学性能和热行为。结果表明:采用低剪切应力法复合加入的HAP在基体中分散均匀但界面结合较弱,材料的屈服强度略有提高,而冲击性能有一定程度下降;对PC与PC/HAP复合材料在空气中热降解动力学的研究表明:在空气气氛中PC与PC/HAP均呈现二阶失重,HAP可显著提高材料的最大热失重温度及热稳定性,一阶热降解活化能由109 kJ/mol上升到186 kJ/mol,二阶热降解活化能由127 kJ/mol上升到195 kJ/mol。     

聚苯硫醚砜的热老化

采用热分析的方法对高性能材料聚苯硫醚砜(PPSS)在氮气气氛和空气气氛中的热老化寿命进行了研究。通过Kissinger方法分别求得材料在氮气中的活化能为E=214．24kJ／mol,在空气中的活化能E=258．64kJ／mol,由Coats—Redfern法确定了材料在氮气和空气中热分解的第一个阶段都为一级反应,并根据Dakin提出的经验关系式作出老化寿命曲线,由此得出聚苯硫醚砜(PPSS)在氮气气氛和空气气氛中使用十年的上限温度为254℃和388℃。     

Fe_3O_4/PIM-1磁性混合基质膜的制备及其O_2/N_2分离性能研究

以自具微孔聚合物PIM-1为聚合物基质,采用溶剂挥发法制备了Fe_3O_4/PIM-1磁性混合基质膜,研究了不同Fe_3O_4添加量以及在分离过程中有无外加磁场对膜的O_2/N_2分离性能影响.结果表明,随着Fe_3O_4添加量的增加,膜的O_2渗透系数和O_2/N_2选择性均先增加后减少.磁化后混合基质膜O_2/N_2分离性能进一步提高,这可以归因于磁场和磁化粒子对O_2和N_2分子的耦合作用.当Fe_3O_4添加量为2%时,在压力为0.1 MPa、温度为25℃,磁场强度为56mT下,O_2渗透系数达到681Barrer,O_2/N_2选择性为3.32.     

纳米蒙脱土/聚丙烯复合材料热氧老化动力学

对熔融插层法所制备的纳米蒙脱土/聚丙烯（OMMT1/PP）复合材料, 分别在100℃、 110℃、 120℃进行0～12d的热氧老化, 考察其热性能、 热稳定性、 拉伸强度的衰减及其动力学。TG、 DSC、 FTIR分析结果表明: 纳米OMMT1/PP复合材料比PP的热分解温度升高37℃, 结晶度由51%提高到71%, 而且有机化的纳米MMT片层与PP之间存在较强的作用, 因此热氧作用的C O吸收峰明显弱化, 表面轻微开裂。100～120℃老化后OMMT1/PP的强度保持率大大优于纯聚丙烯材料（8~22倍）, OMMT1/PP 110℃老化12d后拉伸强度仍然达54％。建立了以拉伸强度?问腛MMT1/PP热氧老化的一级反应动力学方程, 其热氧老化反应的活化能为52.3kJ/mol, 为PP的1.7倍。分析认为: OMMT1/PP较高的活化能值以及优良的抗热氧老化能力来自其剥离型纳米化MMT片层对PP的力学?ぷ饔谩?物理阻隔效应以及OMMT1与PP之间化学交互作用的综合结果。      

聚醚砜酮薄膜热稳定性及热解动力学规律的研究

采用热重分析法对聚醚砜酮(PPESK)薄膜在氮气氛下的热分解反应进行了研究，结果表明，热分解反应最剧烈的温度区间在400℃～600℃之间，这也是热解炭化阶段的关键温度区间；温度高于600℃分解反应趋于缓和。动力学研究得出，PPESK分解过程为一级反应；以Kissinger最大失重速率法求得表观活化能为211．35kJ／mol；以Ozawa等失重百分率法求得10％～30％的失重率下反应表观活化能在152．31kJ／mol～274．43kJ／mol之间，频率因子1nA值在21．98min^-1-38．75min^-1之间，充分表明PPESK热稳定性很高，这也为炭化过程提供了重要动力学参数。     

聚丙烯/煤矸石复合材料热降解动力学研究

通过熔融共混制备了聚丙烯/煤矸石(PP/CG)复合材料,并采用热重分析(TG-DTG)法研究了共混体系的热降解动力学,利用Kissinger法、Flynn-Wall-Ozawa法和Friedman法计算了共混体系的表观活化能。结果表明:共混体系的热降解均表现为单一个失重阶段的降解过程,说明CG与基体PP之间具有良好的相容性;随CG质量分数增加共混体系的起始降解温度(To)和最大失重速率温度(Tm)呈升高趋势,说明体系热稳定性逐渐提高;共混体系的活化能随CG的添加量变化,共混体系的活化能在煤矸石含量为20%达到最大值,比纯PP提高了20.29kJ/mol。     

主链含苯基均三嗪联苯型聚芳醚的热稳定性

利用热重分析(TG、DTG)研究了主链含苯基均三嗪联苯型聚芳醚在不同气氛和升温速率时的热降解动力学。比较了升温速率和气体气氛对热降解行为的影响,结果表明,该聚合物具有优异的耐热性和耐热氧化稳定性。用Flynn-Wall-Ozawa,Freeman-carroll等方法进行了动力学处理,计算得热降解反应活化能分别为291.19kJ/mol,286.83kJ/mol,与Kissinger法计算活化能值283.25kJ/mol非常接近。结合Coats-Redfern方法,推测出聚合物在氮气气氛中的热分解机理为F2机理,其机理函数积分式为g(α)=1/(1-α)。     

羰基铁粉/硅橡胶复合体系的物理性能研究

以微米级羰基铁粉为填充剂,硅橡胶为基体,制备了单组分室温硫化的复合橡胶.系统研究了羰基铁粉添加量对复合橡胶机械性能、热空气老化性能和耐热稳定性的影响;利用扫描电镜探讨了复合材料的微观结构.结果表明,复合橡胶的密度随羰基铁粉体积分数线性增大,拉伸强度增大,韧性和弹性降低;经150℃,96h老化复合橡胶机械性能基本不变,拉伸强度略有升高;200℃复合橡胶中的羰基铁粉开始氧化,368℃橡胶基体开始分解.     

纳米Al2O3/聚醚砜-环氧树脂复合材料的介电性能及热稳定性能

本实验制备了纳米Al_2O_3/聚醚砜-环氧树脂复合材料,考察了不同纳米氧化铝和聚醚砜的用量对复合体系力学和介电性能的影响,并对其热稳定性能进行了研究。结果表明:当添加1phr纳米氧化铝(Nano-Al_2O_3)和5phr聚醚砜(PES)时,三元复合材料EP/5PES/1Al_2O_3的拉伸强度提高到58 MPa,断裂伸长率达到13%,冲击强度达到16.2kJ/m~2,相比纯环氧树脂分别提高了61.1%、20.3%和8.0%。而且在100Hz的室温测试条件下,EP/5PES/1Al_2O_3材料的介电常数和介电损耗分别达到7.6和0.016,较纯环氧树脂均有一定幅度的增加。热重分析(TG)结果表明,EP/5PES/1Al_2O_3复合材料的初始分解温度为358℃,比纯环氧树脂提高了14℃,说明热稳定性有较大幅度的提高。     

乙烯基笼型倍半硅氧烷/聚丙烯纳米复合材料热降解动力学

用热重分析(TGA)法研究了乙烯基笼型倍半硅氧烷(V-POSS)/聚丙烯纳米复合材料的热降解动力学.采用Kim-Park,Flynn-Wall-Ozswa和Friedman三种方法计算了共混物的降解反应活化能,结果说明,当V-POSS加入质量分数分别为4%、8%、12%和16%、升温速率为5℃/min时材料热降解起始温...     

燃料电池质子交换膜的热稳定性和热降解动力学

采用热重分析(TGA)、Kissinger、Flynn-Wall-Ozawa、Friedman和Modified Coats-Redfem方法,在氮气气氛和升温速率分别为5℃/min、10℃/min、15℃/min和20℃/min条件下,研究了质子交换膜的热稳定性及热降解动力学。TG-DTG曲线显示该质子交换膜分解率达到5%时,最低热降解温度大于350℃,热分解过程经历两个阶段,第一和第二阶段热分解区间分别出现在340℃～440℃和405℃～600℃之间。采用不同方法的计算结果显示,第一阶段的平均表观活化能为155.8kJ/mol,第二阶段的平均表观活化能为177.1kJ/mol。     

双酚A缩水甘油醚/乙二胺环氧树脂的热分解行为

采用傅里叶红外光谱法研究了双酚A缩水甘油醚/乙二胺环氧树脂(DGEBA/EDA)在不同温度时分解残留物的红外吸收光谱;利用热分析技术考察了DGEBA/EDA从室温到600℃之间的热解反应。结果表明,DGEBA/EDA环氧树脂在氮气中分解时存在一个热解阶段,最低热解活化能为195.74 kJ/mol。色谱-质谱联用(GC/MS)分析DGEBA/EDA环氧树脂热解残留物,表明在热解过程中主要生成苯酚、对异丙基苯酚和双酚A。讨论了DGEBA/EDA环氧树脂热解的机理。经热解后的残留环氧树脂的热稳定性降低明显,环氧树脂发生了明显的化学裂解。     

过氧化氢对质子交换膜热分解机理的影响

采用非等温热重-微分热重(TG-DTG)技术研究了燃料电池质子交换膜在过氧化氢氧化后的热分解机理,并用Achar和Coats-Redfem方法对非等温动力学数据进行了分析,得到了其热分解的反应机理函数和动力学参数.计算结果显示,第一阶段热分解过程受(D3)三维扩散机理控制,表现活化能为172.6 kJ/mol,指前因子...     

Thermal oxidation behavior of hexagonal BC2N

Non-isothermal thermogravimetry and differential scanning calorimetry (DSC) kinetic analysis methods were used to study the thermal oxidation behavior of hexagonal BC₂N. The results show that the oxidation of hexagonal BC₂N begins at about 900 °C under a dry air atmosphere. The apparent activation energy E_a for the oxidation of hexagonal BC₂N is calculated to be 223.57 and 231.48 kJ/mol from the Kissinger and Ozawa methods, respectively. These values are higher than those (153.24 and 161.10 kJ/mol) for carbon, which means that hexagonal BC₂N has higher thermal stability than carbon at high temperature in an oxygen-containing environment.     

侧基含磷共聚酯的热降解动力学及热稳定性

采用不同的升温速率,用Kissinger法研究了聚酯(PET)和侧基含磷共聚酯(FR-PET)在氮气气氛中热降解动力学,采用时-温等效原理对其热稳定性进行了深入研究,等温热失重法和Kissinger法将寿命方程及动力学参数联系起来,确定了它们之间的关系。结果表明,阻燃剂的引入降低了PET整个热降解过程的平均活化能,并改变了反应级数,但使PET的热稳定性有所提高。两种方法所确定的寿命方程较为接近,Kissinger法更为简便、迅速,为材料寿命的预测提供了捷径。     

热致液晶聚酰胺的热分解动力学及寿命

利用热重分析法,在不同升温速率下,对热致液晶聚酰胺热分解动力学进行研究。采用Friedman、Kissinger、Ozawa以及Coats-Redfern等方法对其动力学数据进行分析说明,确定其在氮气中反应机理函数是Avrami-Erofeev法则,活化能E≈208 kJ/mol;其在空气中初始热分解反应机理函数为Mempel Power法则,活化能E≈172 kJ/mol,后期热分解反应机理函数为反Jander法则,活化能E≈111 kJ/mol。并以失重5%作为寿终指标,计算热致液晶聚酰胺在不同温度的寿命,结果表明,其在尼龙加工温度范围内不会失效,适于与尼龙进行复合加工。