氰酸酯/环氧树脂CE-40体系的固化反应

采用差示扫描量热(DSC)方法计算得到氰酸酯/环氧树脂CE-40体系反应动力学常数,分析了温度和浓度对反应速率的影响,同时结合红外光谱对各温度段发生的反应进行了推断。研究表明,CE-40体系有两个反应温度区——低温区(150℃-180℃)和高温区(200℃-250℃)。低温区是环氧与氰酸酯直接反应,产物为三聚氰酸酯和口恶唑啉,反应速率对浓度敏感,随反应物浓度下降而降低;高温区是低温区的生成物与环氧的进一步反应,主要产物为口恶唑烷酮和异氰酸脲,反应温度决定了反应速率。     

拟薄水铝石包覆氧化石墨烯改性环氧树脂-氰酸酯复合材料的微观表征及力学性能

以物理法石墨烯为原料,采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),通过溶胶-凝胶法在氧化石墨烯表面生长拟薄水铝石(AlOOH)纳米颗粒,得到拟薄水铝石包覆氧化石墨烯(GO@AlOOH),以环氧树脂(E51)和双酚A型氰酸酯(BCE)为原料,GO@AlOOH作为增强体,制备GO@AlOOH/E51-BCE复合材料。采用红外光谱和X射线表征GO@AlOOH,结果表明:AlOOH和GO存在着相互作用,且其表面含有羟基活性基团。复合材料的SEM结果显示:GO@AlOOH的加入使得树脂断裂面明显改变,性能得到提升。当掺杂量为0.6wt%时,复合材料的弯曲强度、弯曲模量以及冲击强度达到最大,分别为158.23 MPa、2.37 GPa和46.96 kJ/m2。该复合材料具有优异的力学性能,具有一定的发展潜力。      

氰酸酯/环氧树脂共混物热分解动力学

利用动态TGA方法研究了双酚A二缩水甘油醚环氧树脂和酚醛环氧树脂与双酚A二氰酸酯的两类共混物的热稳定性。用Coats-Redfern研究了不同配比共混物的热分解动力学。结果表明,氰酸酯含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有两阶段分解机理,而环氧含量大的双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有均一的热分解活化能;相比较而言,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物的分解活化能基本上不随温度和组成变化。从后期失重温度和活化能看,酚醛环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物具有比双酚A二缩水甘油醚环氧树脂/双酚A二氰酸酯共混物更高的热稳定性。     

氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能

以双酚A型二氰酸酯为树脂基体,平均粒径为3 μm的BaTiO3为功能填料,采用浇铸法研制氰酸酯复合电介质材料,考察了25℃,1MHz时氰酸酯/BaTiO3复合材料的介电性能.结果表明,BaTiO3含量的增加提高了材料的介电常数,减小了材料的介电损耗,并且最大填充量为体系总质量的60%,此时介电常数最大(15.823),介电损耗最小(0.0037);随着树脂转化率的增加,材料的介电常数先增大后减小,而介电损耗一直在减小;硅烷偶联剂γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)显著改善了BaTiO3粒子在氰酸酯基体中的分散效果,提高了材料的介电常数,保持介电损耗不变.     

聚醚酰亚胺对氰酸酯树脂/环氧树脂共混物的增韧作用

采用聚醚酰亚胺以提高双酚Ａ二氰酸酯／酚醛环氧树脂共混物的断裂韧性．实验结果表明，聚醚酰亚胺是氰酸酯／酚醛环氧树脂共混物的有效增韧剂，加入１５％的聚醚酰亚胺可使断裂韧性（ＫＩＣ）提高到１４５ＭＰａ·ｍ０．５，弯曲强度也有所提高．用扫描电子显微镜和动态粘弹谱研究了改性共混物的微观结构，具有双连续结构的共混物的耐溶剂性能大大下降，共混物的韧性和耐溶剂性主要与相行为有关， 固化工艺对含１０％聚醚酰亚胺的共混物的断裂韧性和形态没有明显的作用．     

纳米Al2O3改性环氧树脂复合材料的低温力学性能研究

通过机械搅拌的方法将纳米Al2O3颗粒分散在环氧树脂基体中,用干燥箱对其固化来制备纳米Al2O3,环氧树脂复合材料,然后进行低温冷冻处理,从而对其进行力学性能测验。研究表明环氧树脂在120℃下烘烤12h所取得的固化效果较好;而低温处理后的环氧树脂复合材料具有优于未处理的环氧树脂复合材料的力学性能,尤其是在耐压和韧性方面。     

双酚A型氰酸酯树脂的性能

首先对自行合成的双酚Ａ型氰酸酯（ＢＣＥ）树脂进行了ＤＳＣ分析,得到该树脂的熔点为７９．２℃。继而,研究了ＢＣＥ树脂固化后的力学性能。借助ＤＭＡ、ＴＧＡ等热分析技术研究了该树脂固化物的耐热性能。研究结果表明,ＢＣＥ树脂固化的具有优异的耐热性能（Ｔｇ＝２５８℃,起始分解温度〉４２６℃）,较高的力学性能（σｆ＝１０４ＭＰａ,Ｅｆ＝３．１０ＧＰａ,σｃ＝８６ＭＰａ,Ｅｃ＝３．０３ＧＰａ）,良好的耐湿热性能     

氰酸酯/环氧树脂的固化反应历程

采用傅里叶红外光谱仪研究了4种不同比例的氰酸酯(CE)/环氧树脂(EP)混合体系在一系列固化温度下固化后的产物组成,结果证实了6步反应的存在。当EP含量高时,体系生成物主要是口恶唑烷酮和部分异氰酸脲,而三嗪环很不显著;EP含量低时,首先形成三嗪环,然后三嗪环与环氧生成口恶唑烷酮或异氰酸脲。反应温度较低时(≤160℃),CE首先生成三聚体,再同环氧反应生成口恶唑啉、口恶唑烷酮以及异氰酸脲;在较高温度下固化时(160℃～180℃),主要进行的是三聚氰酸酯重排生成异氰酸脲的反应以及异氰酸脲同环氧官能团生成口恶唑烷酮的反应。生成物组成的差异是影响固化物宏观性能,如耐热性的根本原因。     

聚丁二烯环氧改性氰酸酯的形状记忆效应

选择环氧化烯烃类树脂聚丁二烯环氧树脂,以不同质量配比与双酚A型氰酸酯进行混合共聚,经适度交联固化后制备出嵌段聚合物,并对该聚合物的结构与交联程度、力学性能、动态力学性能和形状记忆性能进行了研究。结果表明,经适度交联固化的聚合物体系具有良好的形状记忆特性,随着聚丁二烯环氧树脂用量的增加,弯曲强度和储存模量降低,玻璃化温度(Tg)降低;形变恢复率均为100%,形变恢复速率随聚丁二烯环氧树脂用量的增加而增大,最大形变恢复速率为0.013 s-1。     

石墨烯/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和性能

为优化石墨烯/氰酸酯(CE)复合材料的制备工艺并提高其韧性,制备了对苯二胺(PPD)功能化的氧化石墨烯(GO-PPD),分别以GO和GO-PPD为添加物,以CE和环氧树脂(质量比为7:3)共混物为基体树脂制备了GO/CE-环氧树脂和GO-PPD/CE-环氧树脂复合材料。采用红外和拉曼光谱表征GO和GO-PPD的结构,并研究了二者在溶剂中的溶解性。GO-PPD在乙醇等低沸点和低毒性的有机溶剂中表现出稳定的溶解性,与GO相比,GO-PPD明显改善了复合材料制备的工艺性。性能研究表明,GO和GO-PPD的加入均会降低基体树脂的固化温度,明显提高其力学性能和热性能,使基体树脂的介电常数和介电损耗显著增大,但仍然基本保持良好的耐湿热性和耐腐蚀性。石墨烯表面的化学性质影响石墨烯/CE-环氧树脂复合材料的综合性能,与GO相比,GO-PPD的加入能更明显提高复合材料的力学性能和耐热性。     

片状纳米Al2O3/环氧树脂复合材料的制备及性能

采用水热法制备片状纳米Al₂O₃,经过偶联剂改性后与环氧树脂复合,通过溶液混合法制备了不同填充量的片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料,研究了片状纳米Al₂O₃用量对片状纳米Al₂O₃/环氧树脂复合材料介电性能和热性能的影响,利用SEM对复合材料的断口形貌进行了表征。结果表明: 片状纳米Al₂O₃在环氧树脂基体中分散良好;随着片状纳米Al₂O₃填充量的增加,复合材料的起始热分解温度升高、介电强度增大,当片状纳米Al₂O₃的填充量为7wt%时,复合材料的介电强度为 29.58 kV/mm,比纯环氧树脂的介电强度提高了30%;复合材料的介电常数(3.8~4.5)和介电损耗(0.015)比纯环氧树脂稍有增大,但仍维持在较好的介电性能范围内。     

Ni0.5Co0.5Fe2O4铁氧体/氰酸酯-环氧树脂复合材料的制备和性能

采用水热法合成Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体,并应用于氰酸酯-环氧树脂（CE-EP）复合材料的增韧改性,研究Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体对CE-EP固化反应、力学性能及热稳定性的影响。XRD和SEM结果表明,所合成的Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体结晶性好、纯净、呈块状,粒径约为20 nm。性能研究表明,Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体的加入对CE和EP间的固化反应速度影响不大,且不会改变树脂基体的固化反应机制。与纯CE-EP树脂体系相比,Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体/CE-EP复合材料在保持CE-EP玻璃化转变温度（T_g）的基础上明显改善了其韧性,当Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体质量分数为3wt%时,其冲击强度和弯曲强度达到最大值,较纯CE-EP树脂基体分别提高了65%和30.3%;但其热分解温度略有降低,可能是由于Ni_0.5Co_0.5Fe₂O₄铁氧体对CE-EP树脂基体高温分解的催化作用造成的。      

SiO2 / 氰酸酯纳米复合材料的力学性能和热性能

采用高速均质剪切法制备了SiO₂ / 氰酸酯(CE) 纳米复合材料, 并对该体系的静态力学性能、动态力学性能和热稳定性进行了研究。结果表明, 纳米SiO₂的加入提高了复合材料的冲击强度和弯曲强度。当SiO₂ 含量为0. 30 wt %时, 复合材料的冲击强度达最大, 增幅为88. 9 %; 当SiO₂含量为0. 15 wt %时, 材料的弯曲强度达最大, 增幅为2010 %。复合材料的储能模量和高温损耗模量较纯CE 树脂有明显提高, 玻璃化转变温度比纯CE 提高了31. 2 ℃, 热分解温度在SiO₂含量为0. 30 wt %时达最大, 失重为10 %时的热分解温度提高了25. 7 ℃。      

Machinable Al2O3/BN composite ceramics with strong mechanical properties

Al₂O₃/BN composite ceramics with nano-sized BN dispersions ranging from 0 to 30 vol.% were successfully fabricated by hot-pressing α-Al₂O₃ powders with turbostratic BN (t-BN) coating, which was prepared through chemical processes using boric acid and urea. SEM observations revealed that the nano-sized hexagonal BN (h-BN) particulates were homogeneously dispersed within Al₂O₃ grains as well as at grain boundaries. Vickers hardness of materials decreased with an increase in BN content. The fracture toughness was improved but the fracture strength had a small decrease, in comparison to Al₂O₃ monolithic ceramics. The nanocomposite ceramics with BN content more than 20 vol.% exhibited excellent machinability, which could be drilled using conventional hard metal alloy drills. Drilling rates and normal forces demonstrate the ease of machining of these materials. The preliminary information on the relationship between microstructures and properties are provided. The mechanism of material removal is also discussed.     

Mechanical properties and microstructure of Al2O3/TiAl in situ composites doped with Cr2O3

Al₂O₃/TiAl composites were successfully fabricated from powder mixtures of Ti, Al, TiO₂ and Cr₂O₃ by a hot-press-assisted exothermic dispersion method. The effect of the Cr₂O₃ addition on the microstructures and mechanical properties of Al₂O₃/TiAl composites was characterized, and the results showed that the Rockwell hardness, flexural strength and fracture toughness of the composites increased as the Cr₂O₃ content increased. When the Cr₂O₃ content was 2.5 wt%, the flexural strength and the fracture toughness attained peak values of 925 MPa and 8.55 MPa m^1/2, respectively. This improvement of mechanical properties was due to the more homogeneous and finer microstructure developed from the addition of Cr₂O₃ and an increase in the ratio of α₂-Ti₃Al to γ-TiAl matrix phases.     

On structure and mechanical properties of ultrasonically cast Al-2% Al2O3 nanocomposite

An investigation on the structure of an ultrasonically cast nanocomposite of Al with 2 wt.% nano-sized Al₂O₃ (average size ∼10 nm) dispersoids showed that the nanocomposite was consisting of nearly continuous nano-alumina dispersed zones (NDZs) in the vicinity of the grain boundaries encapsulating Al₂O₃ depleted zones (ADZs). The mechanical properties were investigated by nanoindentation and tensile tests. The nano-sized dispersoids caused a marginal increase in the elastic modulus, and a significant increase in the hardness (∼92%), and tensile strength (∼48%). Subsequent cold rolling to achieve a reduction ratio of 2 resulted in an appreciable increase in the hardness due to change in morphology of the microstructure. Estimation of the strength on the basis of inter-particle spacing, which was measured by transmission electron microscopy, could not be accounted for on the basis of Orowan mechanism, and therefore, strengthening mechanisms like local climb and/or cross slip might have a role in this room temperature (0.32T_M) deformation process.     

SiO2-苯并噁嗪/双马来酰亚胺树脂的固化反应动力学

为改善双马来酰亚胺树脂(BMI)脆性过大、耐热性不足的缺点,以末端含有氨基的纳米SiO₂(SiO₂-NH₂)为原料,通过溶剂法制备出结构中含有SiO₂的苯并噁嗪树脂单体(SiO₂-BOZ),作为改性体系加入到BMI中进行共混,制备出一种耐热性能、韧性良好的新型SiO₂-BOZ/BMI树脂材料,并详细研究了SiO₂-NH₂的添加对BMI固化反应动力学的影响。结果表明,当SiO₂-BOZ添加量达到15.0wt%时,SiO₂-BOZ/BMI树脂复合材料的表观活化能较纯BMI树脂得到了一定程度的降低,SiO₂-BOZ/BMI的弯曲强度达到最大值166.12 MPa,较纯BMI 增加了32.3%,且具有比BMI更好的耐热性能。      

Comparative study of physical properties of vapor chopped and nonchopped Al2O3 thin films

Aluminium oxide being environmentally stable and having high transmittance is an interesting material for optoelectronics devices. Aluminium oxide thin films have been successfully deposited by hot water oxidation of vacuum evaporated aluminium thin films. The surface morphology, surface roughness, optical transmission, band gap, refractive index and intrinsic stress of Al₂O₃ thin films were studied. The cost effective vapor chopping technique was used. It was observed that, optical transmittance of vapor chopped Al₂O₃ thin film showed higher transmittance than the nonchopped film. The optical band gap of vapor chopped thin film was higher than the nonchopped Al₂O₃, whereas surface roughness and refractive index were lower due to vapor chopping.     

Bi2O3助熔剂对CaO-B2O3-SiO2/Al2O3玻璃陶瓷复合材料性能的影响

以CaO-B₂O₃-SiO₂(CBS)玻璃粉体和Al₂O₃陶瓷粉体为原料,通过在CBS与Al₂O₃的质量比固定为50:50的玻璃-陶瓷复合材料中添加适量的Bi₂O₃作为烧结助熔剂,探讨了Bi₂O₃助熔剂对CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能、抗弯强度和热膨胀系数的影响规律.研究表明:Bi₂O₃助熔剂能通过降低CBS玻璃的转变温度和黏度促进CBS/Al₂O₃复合材料的致密化进程,于880 ℃下烧结即能获得结构较致密、气孔较少的CBS/Al₂O₃复合材料.然而,过量添加Bi₂O₃将使玻璃的黏度过低,从而恶化CBS/Al₂O₃复合材料的烧结性能、介电性能及抗弯强度.当Bi₂O₃的添加量为CBS/Al₂O₃复合材料的1.5wt%时,于880 ℃下烧结即能获得最为致密的CBS/Al₂O₃复合材料,密度为2.82 g·cm^-3,这一材料具有良好的介电性能(介电常数为7.21,介电损耗为1.06×10^-3),抗弯强度为190.34 MPa,0~300 ℃的热膨胀系数为3.52×10^-6 K^-1.     

Ti/Al2O3复合材料制备及其力学性能

利用放电等离子烧结(SPS)制备了性能优异的40%(体积分数)Ti/Al2O3复合材料,其弯曲强度、断裂韧性、显微硬度和相对密度分别为897.29MPa、17.38MPa·m1/2、17.13GPa和99.24%.SEM和HREM对复合材料的微观结构分析发现,晶粒细化、位错环强化等是材料强度提高的主要原因;裂纹的偏转和桥联是材料韧性提高的关键所在.