预氧化聚碳硅烷纤维的恒温烧结

本文主要针对预氧化聚碳硅烷纤维的恒温烧结过程进行了基础方面的研究。采用XPS、TG-DTG-DTA、IR对预氧化聚碳硅烷原纤维进行标定；采用日本精密天平连续跟踪纤维质量变化情况，探讨了烧结过程中温度对纤维失重及收缩的影响；采用IR、SEM和数码相机分析了纤维恒温烧结过程中微观结构和宏观形貌的变化情况，并对预烧结纤维进行了二次烧结。     

添加填料合成SiC（Al）纤维的先驱体聚铝碳硅烷

以聚硅碳硅烷和乙酰丙酮铝为原料,在反应装置的裂解柱中加入填料,在常压下合成了聚铝碳硅烷.结果表明:添加填料使合成聚铝碳硅烷的时间缩短46%,聚铝碳硅烷的从1008增大到2436,分子量的分布变窄,—Si—Si—键的含量低;在N_2气氛中,在400℃以下失重减少,在1200℃陶瓷的产率从65%提高到69%;加入填料可促进—Si—Si—链转化为—Si—C—Si—链,制备出的聚铝碳硅烷纤维在预氧化过程中氧的增重少,预氧化烧成后得到的Si—Al—C—O连续纤维强度为2.1 GPa,在Ar中1800℃烧结可得到致密的SiC(Al)纤维.纤维的结晶行为与不加填料时的类似.     

先驱体转化法制备耐高温Si-Al-C-O纤维

以聚硅碳硅烷(PSCS)与乙酰丙酮铝为原料,在常压高温条件下反应制备出聚铝碳硅烷(PACS),经过熔融纺丝、空气预氧化、烧成等工艺,制备出性能优异的耐高温Si-Al-C-O(KD-A)纤维.研究了PACS纤维组成,预氧化过程中的质量增加、Si-H反应程度、凝胶含量,探讨了氧对KD-A纤维性能的影响;通过元素分析、AES和SEM等一系列分析,研究了KD-A纤维的结构组成以及耐高温性能.研究表明,PACS纤维空气预氧化过程中,主要是Si-H键与氧发生反应生成Si-O-Si交联结构;KD-A纤维的组成SiC1.51O0.31Al0.013耐高温性能明显优于普通SiC纤维,在空气中1000℃下加热100h后,强度保留率达到60%左右.     

含铁碳纳米纤维的制备与表征

在聚丙烯腈的N,N-二甲基甲酰胺和四氢呋喃的混合溶剂中添加聚二茂铁硅烷,通过溶液的静电纺丝,制备了含聚二茂铁硅烷微相分离的微纳前驱体纤维,经预氧化和炭化,得到负载Fe的碳纳米纤维膜;利用SEM、SEM-EDS和XPS分别对纳米纤维的形貌、尺寸、结构和组成进行了表征。     

预氧化聚碳硅烷纤维热分解动力学及其机理

利用动态TGA分析和Coats-Redfern模型研究了预氧化聚碳硅烷(PCS)纤维的热分解动力学,用IR、XRD、SEM和HRTEM等研究了其热分解过程与机理。结果表明,预氧化PCS纤维热分解过程为一级反应,表观活化能为19.826kJ/mol;在初始分解阶段,主要为小分子PCS逸出,≡Si-H键之间以及≡Si-H与≡Si-CH3键发生了脱氢、脱CH4反应,从而导致交联程度的增加;随热分解温度进一步提高,分子的有机侧链急剧热解,分解产物从有机物转变为存在部分微晶的无机结构;热分解温度继续提高,纤维无机化结构进一步完善,β-SiC晶粒尺寸增加,纤维中出现自由碳;1250℃以上,β-SiC晶粒急剧长大,晶粒尺寸增加导致SiC纤维的力学性能下降。     

Mark Ⅲ型碳化硅纤维的研制

碳化硅(SiC)纤维是具有比强度高、比模最高、耐高温、抗氧化的新型增强材料。本文对 Mark Ⅲ型 SiC 纤维制备过程中聚二甲基硅烷、派松、聚碳硅烷的合成,聚碳硅烷纺丝、予氧化、高温烧成等工艺的原理、工艺参数和产物结构分析进行了讨论。     

Si-C-Fe-O功能陶瓷纤维的制备

本文采用低分子量的聚硅烷(LPS)和二茂铁合成出聚铁碳硅烷(PFCS),后者经熔融纺丝、预氧化、烧成,可制得电阻率低至10-2Ω·cm的Si-C-Fe-O纤维.在预氧化过程中,Si-H反应程度增加的同时纤维的重量增加.研究了二茂铁对纤维电阻率和β-SiC结晶的影响:二茂铁用量的增加有利于β-SiC晶粒的增长和电阻率的降低.     

B-C掺杂SiC纤维的制备及其性能研究

以聚碳硅烷、聚硼硅氮烷和二甲苯可溶沥青为原料通过低温共混得到了一种B-C掺杂SiC前驱体, 再经熔融纺丝、预氧化以及高温热处理制得B-C掺杂SiC纤维。采用红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等手段对B-C掺杂SiC前驱体及其纤维的组成和微观结构进行了分析和表征, 主要研究了热处理温度对纤维组成、结构、力学性能和抗氧化性能的影响。结果表明: 硼的引入有效地抑制了高温热处理过程中SiC晶粒的长大, 提高了C掺杂SiC纤维的稳定性; B-C掺杂碳化硅纤维经1600 ℃处理后主要由β-SiC组成, 并含有少量的O、B和N。B-C掺杂SiC纤维抗氧化性能优于C掺杂SiC纤维, 这主要归因于掺杂纤维在高温氧化过程中形成的硼硅酸盐玻璃膜对其内部的沥青炭起到了很好的氧化防护作用。     

由PDMS与PVC共热解聚碳硅烷制备SiC-C纤维

以聚二甲基硅烷(PDMS)与聚氯乙烯(PVC)为原料,经过共热解聚合反应合成了聚碳硅烷(PCS P),并制备出SiC C纤维.利用IR、XRD、XPS等分析方法对先驱体PCS P与SiC C纤维的组成、结构与性能进行了研究.结果表明,在PVC的引入量适当的条件下,通过共热聚将少量的短碳链引入到聚碳硅烷结构中,使SiC-C纤维的电阻率显著降低到10-1～101Ω·cm,并保持了良好的结晶性和耐氧化性.     

聚碳硅烷纤维的辐照氧化联合热处理研究

空气气氛下采用γ射线辐照处理聚碳硅烷(Polycarbosilane,PCS)纤维,再于N2气氛下进行热处理.研究了辐照氧化及热处理过程中PCS纤维的质量、化学结构、凝胶含量的变化及热分解特性,分析了热处理对纤维不熔化的影响.研究表明:有氧辐照过程中,PCS纤维增重明显,到1.0 MGy时增重可达16.6％.经热处理后...     

聚丙烯／玻璃纤维复合材料界面区的结晶行为

通过对聚丙烯／玻璃纤维复合材料体系等温结晶情况的研究。分析了ＰＰ／ＧＦ复合材料界面附近的结晶行为。结果表明ＧＦ对ＰＰ没有明显的异相成核作用,对ＰＰ基体内的成核杂质也无明显的吸附作用。由于ＰＰ快速冷却结晶生成斯迈其卡结构和缓慢冷却过程中ＰＰ分子的松弛作用,导致在等温结晶,淬冷和缓冷条件下制备的ＰＰ／ＧＦ试样界面处均未能生成明显的横晶结构。     

BN纤维补强Sialon陶瓷材料的研究

采用高速搅拌、超声分散的湿法分散混合工艺制备出无规则取向BN短纤维复合热压Sialon陶瓷复合材料。对不同BN纤维含量和不同烧结温度条件下,复合材料的强度变化和抗震行为进行了探讨研究,采用TEM、SEM和XRD技术对材料的微观结构,晶相组成及纤维的晶粒长大现象进行了观察分析。      

SiC涂层/三维碳纤维编织体的氧化动力学和机理研究

采用原位反应法在三维碳纤维编织体(简称:RB)的纤维表面制得SiC涂层,通过 XRD、SEM、等温氧化失重和非等温热重分析等测试手段研究了制备方法对SiC涂层均匀性 的影响,并对SiC涂层／碳纤维编织体(简称:CB)材料在等温和非等温条件下,氧化反应的 动力学和反应机理进行了研究.结果表明:SiC涂层均匀、完整地涂覆于编织体内外各纤维表 面;材料等温氧化反应的机理为第一阶段反应控制,第二阶段扩散和反应共同控制;材料的非 等温氧化过程呈现自催化特征,氧化机理为随机成核,氧化动力学参数为:lgA=9.615min^-1; E_a=201.73kJ·mol^-1.     

Investigation of thermal degradation behavior of polymeric composites: prediction of thermal cycling effect from isothermal data

Composite degradation was investigated by measuring weight loss using quantitative methods. Weight loss experiments were performed on carbon fiber/epoxy laminates under both isothermal and dynamic conditions using various fiber directions and lay-up sequences in the laminate specimens. Weight loss rates were specimen geometry dependent, implying an anisotropic degradation behavior. A model was used to describe the sample weight loss at isothermal temperatures. The model was also used in combination with time–temperature superposition theory to predict the effect of thermal cycling on weight loss to understand the long-term properties of composites. It was found that the model successfully quantified the thermal degradation behavior observed under thermal cycling conditions.     

红外空芯传能光纤的研究进展

介绍了红外空芯光纤的分类、材料与结构、传输原理和应用，并对其国内外研究现状和研究中存在的问题等进行了综述。     

GF/VE复合材料的等温固化动力学模型

采用DSC差示扫描量热分析仪研究了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料等温固化过程及升温后固化过程,建立了新的自催化模型来模拟其等温固化过程。结果表明,新建的模型很好地模拟了玻璃纤维/乙烯基酯树脂复合材料等温固化过程,尤其适合于复合材料的高温固化过程模拟。     

混杂短纤维增强尼龙1010的热水老化

本文研究了经80℃热水老化2600小时的短碳纤维和玻璃纤维混杂增强尼龙1010复合材料的性能与结构变化,并对复合材料中的纤维长度分布进行了统计.研究表明,纤维长度减小主要发生在挤出造粒阶段.碳纤维与玻璃纤维的长度分布差异不大.混杂增强的尼龙1010复合材料在许多力学性能和摩擦磨损行为上表现出正的“混杂效应”.热水老化后仍然存在这种情况.热水老化使尼龙1010的分子量降解,降解率随玻璃纤维含量增加而增大.老化使尼龙1010晶粒增大,但并无形成球晶.热水老化后复合材料的力学性能保留率随玻璃纤维含量增加而下降.热水老化使玻璃纤维与尼龙1010之间的界面粘结受到严重破坏,界面剪切强度严重下降.碳纤维与尼龙的界面粘结所受的破坏轻一些.     

A new approach to “Greening” plastic composites using pineapple leaf waste for performance and cost effectiveness

The work described in this paper is the first detailed study aimed to demonstrate the important opportunity available in using all parts of a single renewable source, i.e. pineapple leaf waste, as filler for the preparation of green plastic composite with a wide range of adjustable properties. This will not only provide the product designer an opportunity to lower the material cost, but also offer an opportunity to adjust the price-performance ratio and make use of every part of the waste leaf. Fresh pineapple leaves, which contain about 85% water, are chopped into small pieces and ground into paste. This is called whole ground pineapple leaf (WGL) and contains approximately 2.8% by weight of high quality dry fiber, called pineapple leaf fiber (PALF) as well as a large fraction of non-fibrous material (NFM) of approximately 10% by weight. WGL, PALF and NFM are examined as fillers for polypropylene reinforcement. It was found that PALF provided the highest improvement in all mechanical properties tested (tensile, flexural and impact tests) and also heat distortion temperature, followed by WGL and NFM, respectively. NFM, although it provided only slightly improved tensile and flexural properties, could maintain or even improve impact strength. Brief consideration of environmental issues suggests that using pineapple leaf waste can be beneficial in terms of both lower embodied energy and also lower overall emissions.     

生物酶催化UHMWPE纤维表面改性

以辣根过氧化物酶(HRP)为催化剂,在H₂O₂存在下,氧化邻甲氧基酚形成自由基,引发超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)表面接枝聚丙烯酰胺,达到其表面改性的目的。通过正交实验确定了表面接枝的最佳条件:反应时间为1.5 h,H₂O₂的浓度为0.03%,邻甲氧基酚的浓度为0.5%。纤维单丝拔出实验结果表明,酶法改性的UHMWPE纤维/环氧树脂体系的界面粘结强度有明显提高,最大拔出强度比原纤维提高了69.8%。电镜扫描及红外光谱表征结果显示,改性后的UHMWPE纤维表面的粗糙度增加,并有新基团产生。      

臭氧处理对石墨纤维复合材料性能的影响

为改善石墨纤维和氰酸酯树脂间的界面性能,利用臭氧处理技术对石墨纤维进行表面处理,并采用AFM、XPS和IR对处理前后的石墨纤维表面形貌和组成进行了分析,研究了臭氧处理对石墨纤维/氰酸酯复合材料层间剪切强度和弯曲强度的影响.实验结果表明:臭氧处理提高了碳纤维表面活性,从而改善了石墨纤维/氰酸酯复合材料的界面粘结性能,进而改善了复合材料的界面和力学性能.