金属/聚合物转化陶瓷复合材料的原位反应合成和磁学性能研究

在高温转变陶瓷工艺过程中,通过不同金属元素(Ni、Mn、Co和Fe)的添加,原位反应合成出Si-CN陶瓷基体的复合材料.由于金属元素的存在,使得所合成的复合材料的质量损失减小,密度增加.富金属相能均匀分布在基体材料中,复合材料无明显缺陷.XRD分析结果表明,Ni、Mn和Fe在高温分解过程中与基体都发生反应,分别生成了Ni31 Si12、Mn5Si3和Mn2N0.86、Fe3Si,而Co没有.由于这些不同富金属相的存在,使得复合材料的磁学性能在低温(77K)和室温(300K)有所不同.     

非晶纳米晶粉体/环氧树脂复合材料的制备及其软磁性能研究

以环氧树脂为基体,以经热处理的Fe73.5Cu1Nb3Si13.sB9非晶粉体为增强材料,制备了环形树脂基复合材料,并研究了非晶粉体退火工艺、纳米晶粉体含量及复合材料退火工艺对树脂基复合材料的起始磁导率μi和Q值的影响.结果表明:以经550℃×0.5h退火的Fe73.5Cu1Nb.Si13.5B9纳米晶粉体为组元的树脂基复合材料的起始磁导率μi最大,为2.528,Q值最小,其中心频率(34.426 MHz)对应的Q值为72.4;随着纳米晶粉体含量的增加,树脂基复合材料的起始磁导率μi增大,Q值减小;去应力退火可以提高树脂基磁性复合材料的起始磁导率μi.     

酚化酶解木质素-环氧树脂/环氧树脂复合材料的合成及性能

以酶解木质素(EHL)为原料,采用苯酚-硫酸法对其进行酚化改性,所得酚化木质素(PL)在碱性条件下,与环氧氯丙烷(ECH)合成木质素-环氧树脂(L-EP),利用FT-IR对产物进行表征。探讨单因素反应条件对酚化工艺的影响。结果表明:反应时间3.0h、反应温度95℃、2mol/L H_2SO_4用量为4mL/g时,木质素的酚化效果最佳,其酚羟基含量达到4.632mmol/g,较EHL提高42%。研究了不同L-EP添加量对L-EP/环氧E-51复合材料力学性能和热性能的影响。结果显示:L-EP的添加量为5%时,L-EP/环氧E-51复合材料的拉伸强度最好,较纯E-51提高26%;随着L-EP添加量的增加,L-EP/环氧E-51复合材料的热稳定性增强。采用非等温法分析环氧E-51和L-EP/环氧E-51复合材料的固化动力学,结果证明:L-EP对复合材料固化有一定的促进作用。     

非晶纳米晶粉体／环氧树脂复合材料的制备及其软磁性能研究

以环氧树脂为基体，以经热处理的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9非晶粉体为增强材料，制备了环形树脂基复合材料，并研究了非晶粉体退火工艺、纳米晶粉体含量及复合材料退火工艺对树脂基复合材料的起始磁导率μi和Q值的影响。结果表明：以经550℃×0．5h退火的Fe73.5Cu1Nb3Si13.5B9纳米晶粉体为组元的树脂基复合材料的起始磁导率μi最大，为2．528，Q值最小，其中心频率（34．426MHz）对应的Q值为72．4；随着纳米晶粉体含量的增加，树脂基复合材料的起始磁导率μi增大，Q值减小；去应力退火可以提高树脂基磁性复合材料的起始磁导率μi。     

碳纤维/环氧树脂复合材料高速冲击性能

采用树脂传递模塑(RTM)工艺制备碳纤维/环氧树脂复合材料,通过空气炮冲击实验研究树脂韧性和碳纤维类型对复合材料抗高速冲击性能的影响,并对高速冲击后的试样进行压缩性能测试,研究高速冲击损伤对复合材料剩余压缩性能的影响。结果表明:树脂的韧性可以降低复合材料遭受高速冲击时的内部损伤程度,大幅提高复合材料的抗高速冲击性能和冲击后剩余压缩性能;T700S碳纤维增强复合材料抗高速冲击性能优于T800H碳纤维增强复合材料;复合材料的破坏模式与冲击速率有关,冲击速率较低时,复合材料弹击面出现圆形凹坑,背弹面出现鼓包;冲击速率较高时,复合材料弹击面出现圆形通孔,背弹面出现沿纤维方向撕裂断口。     

纳米HA/PU复合材料的力学性能和热性能

以4 , 4′-亚甲基二环己基二异氰酸酯( H₁₂MDI) 、聚乙二醇、蓖麻油、1 , 4-丁二醇和具有生物活性的纳米羟基磷灰石(n-HA) 为原料, 采用预聚法制备了纳米羟基磷灰石/ 聚氨酯( HA/PU) 复合材料, 并对其力学性能和热性能进行了研究。结果表明: 复合材料的拉伸强度和断裂伸长率随n-HA 含量的增加而提高。当n-HA 的质量百分数为30 %时, 复合材料的综合力学性能达到最佳, 与纯PU 相比, 拉伸强度和断裂伸长率分别提高了186 %和107 %。动态力学分析得出复合材料的储能模量随n-HA 质量百分含量的增加而显著上升。TGA 试验表明HA/PU 纳米复合材料的热稳定性能随n2 HA 的添加得到改善, 而DSC 分析显示n-HA 的加入在一定程度上降低了PU 软段的结晶度。这些结果均表明该n-HA/PU 是一种有应用前景的组织工程材料。      

环氧树脂及其复合材料微波固化研究进展

在介绍微波固化技术的原理及其优点的基础上,综述了环氧树脂及其复合材料的微波固化研究进展,重点讨论了微波固化对环氧树脂及其复合材料固化体系的固化速率、固化产物力学性能和热性能的影响,介绍了颗粒增强环氧树脂和纤维增强环氧树脂两种适合微波固化的复合材料系及工业应用关键技术问题,并对环氧树脂及其复合材料微波固化的应用前景进行了展望。     

甲基乙基次膦酸铝/环氧树脂阻燃复合材料性能

以甲基乙基次膦酸铝(Al(MEP))作为环氧树脂(EP)的阻燃剂, 制备了Al(MEP)/EP复合材料, 利用垂直燃烧和氧指数法研究了Al(MEP)/EP复合材料的阻燃性能; 探讨了不同组成的Al(MEP)/EP复合材料的弯曲强度和冲击强度; 采用红外光谱(FTIR) 、 TGA 、 DSC、 SEM分别对样品的结构、 热稳定性、 玻璃化转变温度(T_g) 和形貌进行了分析。 结果表明, Al(MEP)的质量分数为15%时, Al(MEP)/EP复合材料的氧指数值(LOI)即可达到32.5%, 垂直燃烧达到UL 94 V-0级。此外, 各种组成的复合材料的力学性能较好、 热稳定性能优良。     

碳纳米管/环氧树脂复合材料性能的研究进展

碳纳米管由于具有超高的强度、良好的韧性、导电性以及低密度等优异性能,是聚合物材料较为理想的增强填料。近年来,碳纳米管/环氧树脂复合材料的研究已成为碳纳米管应用研究的一个热点。本文介绍了碳纳米管/环氧树脂复合材料的力学性能、电性能、热性能、摩擦性能、吸波性能以及阻尼性能;并结合国内外研究现状,探讨了该复合材料存在的问题,对未来的发展方向进行了展望。     

秸秆纤维/聚丙烯复合材料的制备及性能研究

以秸秆纤维和聚丙烯为原料,利用双螺杆挤出机共混挤出造粒,然后热压成型制备聚丙烯木塑复合材料。研究了秸秆纤维的用量、偶联剂的种类及用量对该复合材料力学性能和热性能的影响。结果表明:经偶联剂处理后,复合材料的韧性有明显提高,其中,硅烷偶联剂含量为秸秆的10wt%时,可使复合材料的冲击强度在秸秆浓度0.1%时提高91.46%。电镜分析其断面微观结构表明偶联剂处理增加了基体与纤维的界面结合,复合材料的热重实验表明秸秆对复合材料的热稳定性基本没影响。     

磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响

研究了磷化工艺对铁基软磁复合材料电磁性能的影响。XRD、SEM、EDS分析和元素面分布结果表明,合适的磷化工艺能在铁粉表面生成1层很薄的非晶或纳米晶结构磷酸盐,并且包覆完整均匀。磁性能测量结果表明,室温条件下用0.01g/mL磷酸对铁粉进行磷化30min,所得到的磷化铁粉磁芯具有优异的综合电磁性能。随着磷酸浓度的增大,磷化时间的增长和磷化温度的提高,软磁复合材料磁芯的电阻率增大,中高频磁损耗不断降低,同时磁导率也有一定程度的降低。     

氧化石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与性能

氧化石墨烯(GO)是石墨烯重要的衍生物之一,通过氧化和超声波分散制备了GO纳米片/环氧树脂复合材料。采用XRD、拉曼光谱、FTIR和TEM表征了GO纳米片的结构与形貌,研究了GO纳米片用量对GO纳米片/环氧树脂复合材料热稳定性、力学性能及介电性能的影响。结果表明:GO纳米片的加入提高了GO纳米片/环氧树脂复合材料失热稳定性;随着GO纳米片填充量的增加,GO纳米片/环氧树脂复合材料的冲击强度和抗弯性能先提高后降低,其介电常数和介电损耗则先减小后增加。GO纳米片填充量为0.3wt%的GO纳米片/环氧树脂复合材料的失重5%时的热分解温度由纯环氧树脂的400.2℃提高到424.5℃,而冲击强度和弯曲强度分别在GO纳米片填充量为0.2wt%和0.3wt%时达到最大,冲击强度由纯环氧树脂的10.5kJ/m2提高到19.7kJ/m2,弯曲强度由80.5 MPa提高到104.0 MPa。     

湿热老化对玻璃纤维/环氧树脂复合材料性能的影响

为研究玻璃纤维(GF)/环氧树脂复合材料湿热老化机制, 首先, 利用称重法、动态热机械分析仪(DMA)、SEM和矢量网络介电分析仪研究了湿热老化对GF/环氧树脂608(EP608)复合材料性能的影响;然后, 分析了复合材料的吸湿率、力学性能、介电性能与老化时间的关系, 并对其老化机制进行了探讨。结果表明:随老化时间延长, GF/EP608复合材料的力学性能和介电性能均有不同程度的下降;湿热老化对GF/EP608复合材料吸湿率的影响符合Fickian扩散定律;树脂基体的塑化、水解和基体-纤维界面的破坏是造成GF/EP608复合材料力学性能和介电性能下降的主要因素。所得结论可为GF增强环氧树脂基复合材料的应用提供科学依据。      

多壁碳纳米管/聚醚砜环氧树脂复合材料的制备及力学性能

环氧树脂具有优异的热性能及力学性能,但本身脆性较大。为制备低成本、高性能的环氧树脂体系,使用聚醚砜（PES）和多壁碳纳米管（MWCNT）对环氧树脂进行增韧,制备了不同PES含量的PES-环氧树脂共混物,讨论了PES含量对环氧树脂力学性能的影响;采用熔融法,并配合使用机械搅拌、高剪切分散和超声分散制备了MWCNT/PES-环氧树脂复合材料,测试了其拉伸性能及断裂韧性,用SEM观察了MWCNT在树脂中的分散状态以及拉伸试样的断口形貌。结果表明：MWCNT的加入能够提高PES-环氧树脂体系的综合力学性能,且当MWCNT含量为0.7wt%时,树脂体系的综合力学性能最好;低PES含量下,小于1.0wt%的MWCNT的加入使材料力学性能超过用20.0wt%PES改性的环氧树脂;PES与MWCNT对环氧树脂具有协同增韧作用。     

MWCNTs对环氧树脂及多尺度MWCNTs-碳纤维/环氧树脂复合材料力学性能的影响

通过对胺基化多壁碳纳米管（MWCNTs-NH₂）进行改性,得到改性MWCNTs悬浮液（MWCNTs-NH₂（M））。分别将羧基化MWCNTs （MWCNTs-COOH）和MWCNTs-NH₂（M）分散在环氧树脂（EP）中,采用热熔法制备了多尺度MWCNTs-碳纤维（CF）/EP复合材料。研究了MWCNTs对EP模量、韧性及EP与CF之间界面黏结强度的影响,并分析了MWCNTs与CF上浆剂的作用,评价了多尺度MWCNTs-CF/EP复合材料的力学性能。结果表明：官能团化的MWCNTs可对EP的模量和韧性起到更好的增强作用。MWCNTs接枝的-COOH或-NH₂可与CF上浆剂中的环氧基团发生化学反应,提高EP与CF之间的界面剪切强度。MWCNTs-NH₂（M）对多尺度MWCNTs-CF/EP复合材料力学性能的增强效果优于MWCNTs-COOH,当MWCNTs-NH₂（M）的含量为1wt%时,多尺度复合材料的0°压缩强度、90°压缩强度、弯曲强度、弯曲模量、冲击后压缩强度（CAI）分别提高了16.7%、16.3%、40.9%、30.3%、20.6%。     

微胶囊对微胶囊/环氧树脂复合材料增韧作用

使用脲醛(Urea-formaldehyde)树脂-环氧树脂微胶囊(E-51)和三聚氰胺-尿素-甲醛共缩聚树脂 (Melamine-urea-formaldehyde)-环氧树脂微胶囊(E-51)制备微胶囊/环氧树脂复合材料样品。对其力学性能进行了测试, 并对复合材料的断面形貌进行了观察, 研究了微胶囊对微胶囊/环氧树脂复合材料力学性能的影响。结果表明: 随着微胶囊用量的增加, 复合材料拉伸强度和弯曲强度有所降低; 微胶囊质量分数小于2%时, 复合材料断裂伸长率和断裂弯曲应变有所提高; 大于2%时复合材料断裂伸长率和断裂弯曲应变下降。微胶囊对环氧树脂有增韧效果, 微胶囊表面越粗糙, 粒径越小, 增韧效果越明显。在裂纹扩展区, 大部分微胶囊破裂, 裂纹终止区, 大部分微胶囊剥离。      

Ta添加对(Fe_(0.46)Co_(0.36)Ni_(0.04)Zr_(0.14))_(100-x)Ta_x非晶合金复合材料磁性能和力学性能的影响

利用铜模吸铸法制备出直径为3 mm的(Fe0.46Co0.36Ni0.04Zr0.14)100-xTax(x=0,4,8,12)非晶合金复合材料柱状试样,通过X射线衍射(XRD)、选区电子衍射(SAED)、振动样品磁强计(VSM)、微机控制电子式万能力学试验机和扫描电镜(SEM)研究了不同Ta含量对合金的磁性能和压缩力学性能的影响。结果表明,随着Ta含量的增加,合金中不断有晶体相Co2Zr、Co2Ta0.5Zr0.5析出,合金的矫顽力Hc呈现出减小的趋势,而合金的饱和磁化强度Ms、抗压强度σbc和弹性应变εe则呈现出先增加后减小的趋势。当x=4时,合金的Ms、σbc和εe均达到最大值,分别为137.70A·m2/kg、1 814 MPa和4.583%。说明选取合适的Ta含量能够明显改善(Fe0.46Co0.36Ni0.04Zr0.14)100-xTax非晶合金复合材料的磁性能和力学性能。     

Structure and magnetic properties of ZrO2-coated Fe powders and Fe/ZrO2 soft magnetic composites

Fe particles were coated with ZrO₂ nanopowders using mechanical milling method combined with high temperature recovery annealing process. The effect of milling time on particle size, phase structure and magnetic properties of the core-shell structure powders was studied. Scanning electron microscopy (SEM), energy-dispersive spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) revealed that the surfaces of the composite powders comprised thin and uniform layers of ZrO₂ insulating powders after milling. Also, the SEM images showed the morphology of micro-cellular structured compacts with cell-body of Fe particles and indicated that Fe particles were well separated and insulated by thin ZrO₂ layers. The Fe/ZrO₂ soft magnetic composites displayed much higher electrical resistivity, lower core loss than that of the pure Fe powder cores without ZrO₂ layers at medium and high frequencies. The preparation method of ZrO₂-insulated Fe powders provides a promising method to reduce the core loss and improve the magnetic properties for soft magnetic composite materials.     

石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料的制备与介电性能研究

以天然鳞片石墨为原料,通过Hummers法制备氧化石墨,微波热解剥离制备出少层数的石墨烯纳米片。以硅烷偶联剂KH-560为改性剂,超声共混制备石墨烯纳米片/环氧树脂复合材料。采用FT-IR和SEM分析样品的微观结构和形貌,测试其介电性能。结果表明,随着石墨烯纳米片添加量的增加,复合材料介电常数呈现先增大后减小的趋势,当石墨烯纳米片含量为0.3%(质量分数)时,介电常数达到最大;石墨烯纳米片对复合材料介电损耗的影响与之相反;偶联改性使复合材料的介电常数增大,介电损耗减小。