碳纳米管改性碳纤维增强复合材料结构电容器

以碳纤维/环氧树脂/碳纳米管复合材料为电极,聚对苯二甲酸乙二醇酯膜为隔膜,利用真空袋固化成型制备了结构电容器,用场发射扫描电镜观察碳纳米管在环氧树脂中的分散情况,用恒流充放电法、三点短梁弯曲法研究了结构电容器的综合性能;结果表明,加入碳纳米管可使结构电容器的电容提高77.8％,层间剪切强度提高27.7％,综合性能效率在碳纳米管含量为0.5％时达到最高值0.636.     

芳纶纤维的研究现状与进展

综述了国内外芳纶纤维生产现状与市场需求。介绍了芳纶纤维制备技术和研发进展包括：共聚合单体设计、聚合反应控制、纺丝工艺、表面改性和结构表征等、并对聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）树脂的阴离子烷基化技术及其应用作了介绍。详细叙述了表面涂层、高能射线、等离子体处理的物理方法和通过表面活性化、表面接枝等化学方法对芳纶纤维表面进行改性的研究作了洋述。给出了采用微聚焦同步辐射新技术观察芳纶纤维结构的结果。结合我国的实际情况,提出了发展我国芳纶产业的建议,包括加强基础研究以促进芳纶纤维工艺技术的完善和快速发展,加强多学科合作、关键设备与工程集成、国产芳纶的推广应用及产能控制等。     

低温溶液缩聚PPTA共聚物的直接湿法纺丝研究

采用低温溶液缩聚法,在聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)聚合体系中引入了一定量的4,4'-二氨基二苯醚(4,4'-ODA),制备出了高黏度的改性PPTA纺丝原液,并直接进行湿法纺丝;研究了使用不同黏度的纺丝原液时,拉伸倍数、凝固浴温度、凝固浴浓度等纺丝工艺条件对初生纤维力学性能的影响,确定了最佳的湿法纺丝条件;借助扫描电镜、热重分析仪、红外光谱、X射线衍射对纤维的结构和性能进行了表征。结果表明:4,4'-ODA被成功地引入到PPTA中,但改性PPTA的结晶性能和耐热性能下降;当改性PPTA纺丝原液的比浓对数黏度(ηinh)从2.12 dL/g增大至2.58 dL/g,拉伸倍数从1.25增加至2.27时,改性PPTA纤维的强度均有所增加;最佳纺丝条件为改性PPTA的ηinh2.58 dL/g,纺丝温度50℃,拉伸倍数2.27,凝固浴为N-甲基吡咯烷酮与水的体积比1∶9,凝固浴温度30℃,在此条件下可制得改性PPTA初生纤维的断裂强度为4.22 cN/dtex,断裂伸长率为24.9%,模量为105.98 cN/dtex。     

PPTA烷基化改性研究

通过对聚对苯二甲酰对苯二胺(PPTA)烷基化改性以改善PPTA的溶解性,研究了影响PPTA烷基化反应的因素对烷基化PPTA的取代度和溶解性能的影响。结果表明:氢化钾(KH)和氢化钠(NaH)作为金属离子化试剂,其中KH离子化条件较温和,反应相对完全,离子化程度较好;PPTA树脂的相对分子质量对其烷基化改性影响不大,实验中选取的比浓对数黏度(ηinh)为4.6~9.0 dL/g的PPTA均可进行烷基化;烷基化取代试剂为溴代烷烃,随着溴代烷烃中碳原子数的增加,取代度相对降低,但溶解性相当;适宜的PPTA烷基化改性条件为PPTA的ηinh4.6~9.0 dL/g,PPTA的二甲基亚砜溶液质量分数1.3%,N—H基团/KH/BrC4H9的摩尔比1∶1∶1,离子化反应温度40℃,离子化时间4 h,取代反应温度30℃,取代反应时间17 h,所得烷基化改性的PPTA取代度达99.5%,在1 mL的氯仿或四氢呋喃的溶剂中的溶解度大于20 mg。     

纺丝前热处理对聚丙烯腈结构和热性能的影响

报道了一种聚丙烯腈(PAN)的改性方法,即在惰性气体保护下,对PAN的二甲基亚砜(DMSO)溶液进行热处理。红外光谱和紫外-可见光谱测试结果表明,热处理可以引发PAN的环化。同未处理样品相比,处理过的PAN在预氧化过程中释放出更少的热量,热稳定性也有了明显的提升,更适合用于碳纤维的制造。     

超临界二氧化碳下以六亚甲基二异氰酸酯改性芳纶

借助超临界二氧化碳的溶胀及携带性能,将六亚甲基二异氰酸酯(HD)I携带进入芳纶中,并对纤维进行改性,利用力学性能测试、红外光谱、扫描电镜、X-射线光电子能谱方法测试了纤维的力学性能以及纤维与基体树脂的界面黏附性能,观察了纤维的表面形貌,分析了纤维表面的元素分布等。结果表明:经改性的纤维强度及模量均有提高;纤维表面变得粗糙,N元素含量明显增加,极性基团增加;复合材料界面剪切强力明显增加,表明纤维更适合用作复合增强材料。     

原位聚合法制备聚酰亚胺／纳米二氧化硅杂化膜

溶胶-凝胶法是目前广泛被采用的制备聚酰亚胺／2氧化硅杂化膜的方法,此法通常是由PI的前驱体（如聚酰胺酸）和经水解缩合而成的二氧化硅溶胶制得。该方法制备的杂化膜普遍存在二氧化硅粒径较大且由于水的参与造成前驱体的稳定性偏低等缺点。本文以工业硅溶胶为硅源,首先制备了无水二氧化硅N,N-二甲基乙酰胺（DMAC）分散液,再以均苯四甲酸二酐（PMDA）、4,4,-二氨基二苯醚（0DA）为原料,采用原位聚合法制备了聚酰亚胺／纳米二氧化硅杂化膜,此方法克服了溶胶-凝胶法的缺点。利用FT-IR、SEM等手段对杂化膜的化学结构和形态进行了表征,证实杂化膜的热亚胺化较为完全,SiO2粒子以纳米尺度均匀地分布于聚酰亚胺基体中。动态力学分析表明随着二氧化硅含量的增加,杂化膜的Tg随之升高。另外,杂化膜的力学性能也有了很大改善。     

高性能SiBN(C)陶瓷纤维的热稳定性能及透波性能

SiBN(C)陶瓷纤维因其优异的性能(高温稳定性、高温抗蠕变和高温抗氧化性能等)被认为是高温高性能陶瓷基复合材料的理想增强体。研究了SiBN(C)陶瓷纤维的热稳定性能及微观结构, 探索了SiBN(C)陶瓷纤维在1 100~1 500 ℃的抗氧化过程, 并研究了C含量对SiBN(C)陶瓷纤维介电性能的影响。结果表明: SiBN(C) 陶瓷纤维在高温热处理至1 600 ℃的N₂气氛下仍然呈现无定形结构;HT-TGA结果表明该SiBN(C)陶瓷纤维具有良好的高温热稳定性, 该陶瓷纤维的热失重率(1 450 ℃, N₂气氛)仅为1.5wt%; 同时SiBN(C)纤维也表现出优良的高温抗氧化性能, SiBN(C)陶瓷纤维在1 400 ℃, 空气中处理5 h后, 纤维致密且无裂纹, XRD分析表明SiBN(C)陶瓷仍然呈现无定形结构, 1 500 ℃处理5 h后, SiBN(C)陶瓷纤维开始出现皮芯结构, 并且出现微晶现象; XRD、SEM和EDX等测试手段表明氧化后样品的表面主要以SiO₂微晶形式存在; 介电性能研究表明当C含量低至0.1wt%时, SiBN(C)陶瓷纤维的介电常数为2.1, 介电损耗为0.001 7(频率为10 GHz)。性能评价说明该SiBN(C)陶瓷纤维可满足高温透波材料对增强体的要求。      

Ⅳ型高压储氢气瓶用碳纤维复合材料界面表征与分析

Ⅳ型高压储氢气瓶的结构载荷主要由外层碳纤维复合材料(CFRP)承载。良好的碳纤维(CF)与环氧树脂(EP)界面性能有助于载荷传递，使CF强度发挥至最大化，提高压力容器的安全性能，另外可以减少CFRP用量，降低成本，从而打破高昂价格带来的应用局限。通过扫描电镜、原子力显微镜、X射线电子能谱仪、动态接触角、微脱黏测试仪及万能试验机对CFRP界面进行了系统的表征与分析。通过分析CF的表面形态、化学成分、润湿性、表面能及界面结合力，揭示了CFRP力学性能与界面性能的相关性。研究表明，CF表面利于形成机械互锁的表面粗糙度、利于化学键结合的含氧活性官能团、利于润湿的极性组分表面能等因素可以增强其与EP的界面结合，最大程度发挥CF的力学性能，使高压容器承载复合材料具有稳定的力学性能。     

秸秆纤维复合材料的发展概况

简述了秆材料的利用现状，浅析秸秆材料的组成和性能。同时分析了秸秆纤维复合材料的发展现状和存在的界面问题，概述目前国内外解决此问题的主要方法。