MPCF增强的C/C复合材料及其在高超音速飞行器的应用

介绍了中间相沥青基碳纤维(MPCF)增强的碳/碳(C/C)复合材料在美国的研制及其在高超音速飞行器上应用概况。MPCF非均衡织物结构可实现2D-C/C复合材料单方向更高的热导率,K321 MPCF增强4∶1结构2D-C/C可达到X向室温368 W/(m˙K)的热导率。P30X MPCF 3∶1非均衡织物、转化法Si C及化学气相沉积Si C和HfC 3层涂层结构C/C复合材料用于X-43A马赫数(Ma)10飞行器C/C鼻锥部件,实现了2 200℃的临近空间环境中高超音速零氧化烧蚀。MER公司研制Ma 10飞行器鼻锥C/C时织物预处理温度是2 500℃,采用沥青碳和酚醛碳混合基体致密,C/C复合材料最终石墨化温度是2 800~3 000℃。     

国内外MPCF发展概况与展望

综述分析了中间相沥青基碳纤维(MPCF)国内外研究现状、制备过程中影响因素和应用展望。表明日、美等国已实现MPCF的产业化生产,其商品模量高达900 GPa,热导率高达1 000 W/(m˙K),而国内MPCF的研究进展还停留在实验室阶段,且实验品最高模量为500 GPa,远落后于日、美等发达国家;MPCF的制备过程影响因素众多,其中石墨化温度是决定性的影响因素;MPCF具有尖端的力学性能和物理特性,主要应用于空天结构散热材料、精密罗拉、半导体照明(LED)等关键领域。最后指出,尽快突破MPCF的力学性能和导热性能,并实现其国产化和产业化,具有重大的战略和现实意义。     

短切/连续碳纤维协同增强本征导热环氧树脂基复合材料研究

采用含有联苯介晶基元结构的3,3’,5,5’-四甲基联苯二酚二缩水甘油醚（TMBP）与含有芳香酰胺介晶基元结构的固化剂4,4-二氨基苯酰替苯胺（DABA）制备本征导热TMBP/DABA环氧树脂。结果表明,热导率高达0.33 W/（m·K）,比普通双酚A缩水甘油醚（DGEBA）/4,4’-二氨基二苯甲烷（DDM）环氧树脂的热导率高约50%,相应短切碳纤维（含量为75%,质量分数,下同）增强复合材料面外和面内热导率分别高约42.7%和40.2%。采用紫外臭氧氧化方法对短切碳纤维（SCF）和连续碳纤维（M55J）进行表面改性,发现能够明显改善纤维与基体树脂之间的界面结合强度,进而提高复合材料的导热性能。进一步采用SCF和M55J为增强纤维、本征导热TMBP/DABA环氧树脂为基体树脂制备出短切/连续碳纤维协同增强本征导热环氧树脂基复合材料SCF/M55J/TMBP/BADA。SCF的加入能够同时改善M55J/TMBP/DABA单向复合材料板沿X、Y、Z轴方向的热导率,分别最高达到98.07、48.23、9.40 W/（m·K）。为改善复合材料综合导热性能提供了一种新思路。     

导热PE-LD复合材料的制备与性能研究

采用低密度聚乙烯(PE-LD)为基体材料,石墨、Al N为导热填充材料,通过双辊混炼、模压制备了导热复合材料,并对该复合材料的导热性能、力学性能、热行为进行了分析。结果表明,随着石墨或Al N含量的增加,PE-LD/石墨复合材料和PE-LD/Al N复合材料的热导率逐渐增大;PE-LD/石墨复合材料的热导率高于PE-LD/Al N复合材料的热导率。当石墨与Al N的总质量分数为50%、石墨与Al N的质量比为4∶1时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的拉伸强度、弯曲强度均达到最大值,分别为12.8,17.15 MPa;此时PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率达到最大值,为0.618 W/(m·K),略低于添加质量分数50%的石墨时的PE-LD/石墨复合材料的热导率[0.634 W/(m·K)];当石墨与Al N质量比为1∶4时,PE-LD/石墨/Al N复合材料的热导率为0.488 W/(m·K),高于只添加质量分数50%Al N的PE-LD/Al N复合材料的热导率[0.410 W/(m·K)]。当石墨和Al N总质量分数为50%时,随着Al N含量的增加,PE-LD的结晶度增大。     

高导热双面压敏胶带的制备与性能研究

分别探讨了基膜、增粘树脂、导热材料和表面活性剂对导热双面胶带导热性能和粘接性能的影响。研究结果表明,当丙烯酸酯压敏胶:增粘树脂:合成石墨:氮化硼:表面活性剂:固化剂质量比为100:30:13:4:0.35:1,10μm铝箔为基材,单面胶厚10μm,总厚30μm,导热双面胶的导热性、粘接性和持粘性等综合性能最佳,水平热导率达到55 W/(m·K),垂直热导率达到1.18 W/(m·K),剥离力401 N/m,保持力达到85 h     

基于碳材料的高密度聚乙烯导热材料的制备

为了提高高密度聚乙烯(PE-HD)的导热性能,扩大其应用范围,通过开炼及模压的方法将碳材料与PE-HD进行复合,详细研究了碳材料的种类、含量及复配等对复合材料热导率及拉伸性能的影响。结果表明,随着石墨含量的增加,复合材料的热导率增大,但其断裂伸长率显著下降。固定碳材料总质量分数为15%,对不同种类的碳材料进行复配,发现当碳纤维/石墨质量比为1/4时,材料的热导率达到极大值,为0.588W/(m·K),但断裂伸长率仅为36%;当乙炔炭黑/石墨质量比为1/2时,复合材料热导率达到极大值,为0.602W/(m·K),相当于石墨质量分数为20%的复合材料热导率,断裂伸长率为303%,约为石墨质量分数为20%的复合材料的3倍,这表明石墨与乙炔炭黑的适量复配在赋予PE-HD良好导热性的同时保持了其延展性。     

高导热石墨烯膜的制备及研究

采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯溶液并通过涂膜获得高度取向的氧化石墨烯薄膜,并对氧化石墨烯薄膜进行热处理得到石墨烯薄膜。通过红外、X射线衍射以及激光闪射等方法对所制得的石墨烯膜的结构和导热性能进行了表征。结果表明,经过900℃热处理能够对氧化石墨烯薄膜有效还原,得到的石墨烯薄膜在平面方向上的热导率达到540 W/(m·K)。     

用石墨烯浆料制备导热石墨膜的研究

以石墨烯浆料为原料,采用抽滤的方法制成薄膜状石墨,比较研究了2种加压方式、热处理温度对石墨膜导热性能的影响。结果表明,高温热处理能有效提高石墨膜导热性能,1 200℃的热处理即可使热导率达到560 W/(m·K),但进一步提高温度直到3 000℃,再提高的效果有限。在1 800℃下热压可使热导率提高到910 W/(m·K),因此加压热处理对提高石墨薄膜的热导率效率更高。     

碳纤维热氧化行为及其机理

对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行热氧化处理,借助扫描电子显微镜、X射线光电子能谱,拉曼光谱等手段表征了PAN基碳纤维的热氧化行为,研究了其热氧化机理。结果表明:热氧化使PAN基碳纤维表面氧元素含量大幅升高,碳含量下降,氧以C—OH或C—O—C基团的形式吸附到表面、在550℃左右以C=O基团大量分解的形式腐蚀纤维,破坏纤维形貌;同时热氧化腐蚀纤维中的非石墨碳,使得有序的石墨结构向非石墨无序结构转变,破坏碳纤维的晶体结构。     

PDMS/SCF导热复合材料制备工艺对导热性能的影响

采用SCFNA法(即空间限域强制组装法),制备碳纤维质量分数为30%的PDMS/SCF复合材料,并探究了在制备PDMS/SCF导热复合材料过程中,基体与填料混合工艺以及压印过程中的温度对复合材料制品导热性能的影响。研究结果表明,在复合材料制品厚度不变的前提下,当混合转速为2 000 r/min时,随着混合时间由10 min缩短至2 min,复合材料制品的热导率由10.314 W/(m·K)提高至11.188 W/(m·K),提高了8.474%。当混合时间为3 min时,随着混合转速从2 500 r/min降低至1 500 r/min,复合材料制品的热导率由10.140 W/(m·K)提高至10.963 W/(m·K),提高了8.116%。对比不同压印温度对复合材料制品热导率的影响发现,当压印温度在120℃附近时,复合材料制品的导热性能最佳,热导率为11.188 W/(m·K)。控制混合转速、混合时间和压印温度这3个工艺条件能够有效地提高复合材料制品的导热性能。     

Orthophosphates and Diphosphates Containing Zinc and Copper and Zinc and Cobalt

Solid solutions of diphosphates of zinc and copper and of zinc and cobalt were synthesized from mixtures of pure diphosphates at temperatures up to 1000°C. Their X-ray diffractometry patterns varied continuously from one end member to the other. Solid solutions of orthophosphates of composition Zn_3−xCox(PO₄)2, with x = 0.4–1.6, were formed at temperatures up to 950°C; all exhibited the structure of γ-Zn₃(PO₄)2. Solid solutions of orthophosphates of composition Zn_3−xCu_x(PO₄)2 exhibited more-complex behavior. At 1000°C and copper contents of 20–80 mol%, a phase that is related to Cu₃(PO₄)2, termed here the "ε-phase," predominated. At 850°–950°C and in the region from 20 mol% to ∼33 mol% of copper, the solid solutions (the "η-phase") adopted the structure of graftonite. At 800°–900°C and 10–15 mol% of copper, the solid solutions exhibited a new structure (the "δ-phase"), which we found to be related to the mineral sarcopside. At temperatures 950°C, the solutions that contained 5–15 mol% of copper (the "β-phase") had the structure of β-Zn₃(PO₄)2, whereas at 800°–850°C, solutions with 5 mol% of copper (the "-phase") exhibited the structure of γ-Zn₃(PO₄)2. Attempts to synthesize Cu⁺ZnPO₄ and Cu⁺Cu²⁺Zn₃(PO₄)3 were unsuccessful.     

油气储运系统中油气的回收及腐蚀与防护问题

油气储运系统已经与保障国家经济的发展息息相关,介绍了油气储运系统中油气回收问题及腐蚀与防护问题,并提出了相应的解决措施。     

Gemini型表面活性剂结构性能与应用

Gemini型表面活性剂的结构和性质与传统的表面活性剂有很大的不同,例如Gemini型表面活性剂可以视为两个普通表面活性剂在亲水基或者靠近亲水基处由连接基团通过化学键连接而成;Gemini表面活性剂的C20值和cmc值都比传统表面活性剂的值要低很多。着重介绍了Gemini型表面活性剂的特性,结构与表面活性的关系以及应用。     

油气集输处理工艺及工艺流程

为了提高油田的生产效率,设计最佳的油气集输处理的工艺流程,更好地完成油气水分离处理的任务。对油气集输工艺技术进行优化,发挥高效油气水分离处理设备的优势,提高油气水处理的质量,保证油气集输工艺顺利实施,获得最佳的油田产量外输。     

科技创新与钢铁科技进步

建设创新型国家是我们中华民族的历史责任。“自主创新、重点突破、支撑发展、引领未来”的16字方针应当成为我们未来创新活动的指南。建设创新型国家把自主创新放在首位,并提出了引领未来的高标准要求。钢铁科技创新必须突出重点,抓住创新成果产业化这个关键,支撑起行业和国民经济的发展。     

油气管道及储运设施安全保障技术发展现状及展望

相比已经完善丰富的开采和勘探技术,油气的运输以及储存却仍然存在不足之处。我国对能源安全提出更加严格要求的同时,对区域经济的发展规划也有足够重视。因此,保障油气管道的安全则成为了我国能源安全战略的重中之重。在阐释油气管道现阶段在储运安全保障技术发展状况的基础上,分析了现存的问题及解决问题的手段,并指出未来可能使用的目标策略,为今后研究者提供一定程度上的借鉴经验。     

石油与天然气地质与勘探开发措施

石油天然气的地质勘探开发目的是为了获得最佳的油气产能而进行的地质研究工作。石油天然气地质勘探工作具有非常重要的意义,通过地质勘探获得有价值的地层信息资料,对储层油气的显示进行评价和分析,确定具有工业开采价值,才能投入开发生产,为油田创造最佳的经济效益。     

膜的污染和劣化及其防治对策

较为系统地介绍了膜污染和劣化的定义和特点,因膜污染和劣化而造成的膜性能变化,以及如何预防、减少或清除膜污染和劣化的一些通用方法。     

Gel permeation and thin-layer chromatographic characterization and solution properties of butadiene and styrene homopolymers and copolymers

Gel permeation chromatographic (GPC) and thin-layer chromatographic (TLC) studies of polystyrene, polybutadienes (BR), and their copolymers (SBR) have been carried out. GPC primarily separates them on the basis of molecular size, and TLC, on the basis of composition. Methods of obtaining absolute molecular weight distributions for BR and SBR based upon variations of the Strasbourg Universal Calibration procedure are described. In particular, [η]–M relationships in both the GPC solvent (THF) and in a second solvent (toluene) were used; in addition, results of statistical mechanical calculations for \documentclass{article}\pagestyle{empty}\begin{document}$\overline {s^2 }$\end{document} (based on the assumption of negligible steric hindrance and freely rotating bonds) were applied. An experimental comparison of these methods was carried out, and use of the [η]–M relationships for both solvents was found to give satisfactory results. The predictions of the statistical theory were too low. A detailed study of polymer–solvent–gel interaction in the GPC unit was made through investigation of ternary phase equilibrium in the (polystyrene)–THF–(polymer) system. The polymers studied included BR and SBR with varying styrene contents. Experimental techniques for TLC separations of BR, SBR, and polystyrene according to the composition are described.