用于纤维材料表面耐磨涂层的制备与性能表征

为使涤纶织物应用范围更广,更耐磨,本文制备了一种有机硅树脂基纳米硼化钛碳化钛复合涂层,通过正交实验法得到最佳的涂层方案,并尝试将其应用于涤纶织物,以改善涤纶织物的表面结构,进而实现涤纶织物表面优异的耐磨性能.为测试涂层对涤纶织物性能的影响, 采用泰伯式耐磨仪、液滴形状分析仪、电子织物强力机、扫描电子显微镜(SEM)研究了涂层织物的耐磨性能、疏水性能、物理机械性能和磨损织物的表面微观形态.研究表明：当有机硅树脂与无水乙醇质量比为75: 25,含量(质量分数)为93%;超分散剂含量为1.5%;乙醇增稠剂含量为1.5%;纳米硼化钛和碳化钛质量比为2: 1,含量为4%时,所得涂层溶液应用于涤纶织物后会形成一层包覆层,耐磨性能最优.对于涂覆量为15 g/m²的涤纶,拉伸断裂强力由573.92 N提高到620.48 N,顶破强力由652.34 N提高到790.07 N,撕裂强力由9.87 N降低到5.78 N,疏水性能有较大提高,接触角可达到120°以上.     

耐高温有机/无机杂化聚酰亚胺基体树脂

热固性聚酰亚胺树脂基复合材料已在航空航天领域得到了广泛的应用,然而随着航空航天技术的发展,传统有机聚酰亚胺基体树脂的耐温等级逐渐不足以达到飞行器的设计和应用需求,发展新型耐高温有机/无机杂化聚酰亚胺树脂成为国内外研究重点。本文总结了近年来国内外有机/无机杂化聚酰亚胺基体树脂的发展现状,重点从合成方法、结构设计与性能调控、固化过程和高温降解行为等方面对含笼状倍半硅氧烷聚酰亚胺、含碳硼烷聚酰亚胺和含硅氧烷聚酰亚胺的特点和耐热机制进行了介绍,并对有机/无机杂化聚酰亚胺树脂未来发展面临的挑战与机遇进行了讨论分析。     

低密度纤维增强纳米孔树脂基复合材料的断裂机制

纤维增强纳米孔树脂基复合材料(IPC)是一类轻质高效防隔热一体化耐烧蚀材料,具有典型的非均质结构特征。在外加载荷下,内部的纳米孔隙将会衍生出微裂纹。裂纹的萌生、聚合和扩展对复合材料的强度、刚度、变形性等力学性能有着重要的影响。本文分别以石英纤维针刺网胎(NQF)、石英纤维针刺网胎/纤维布(NQCF)为增强体,制备得到不同纤维结构增强的纳米孔酚醛树脂(NPR)基复合材料(NQF/NPR、NQCF/NPR),对比研究了材料拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率及拉伸疲劳性能,并采用CT原位拉伸装置表征了拉伸过程中复合材料的微观结构演变。结果表明：纤维布的引入极大提高了复合材料的力学性能,并且微裂纹首先在针刺区域边缘的树脂基体中出现。在裂纹扩展过程中,纤维结构对树脂基体的损伤起到了不同程度的阻碍作用。最后结合有限元法建立了NPR及纤维布的有限元模型,分析了不同尺度下材料的断裂机制。     

热固性树脂基复合相变材料的制备及其储能强化研究进展

热固性树脂是一种能够在加热或辐射条件下发生交联反应而固化,逐渐硬化成型的树脂类材料,具有耐热性高,受压不易变形等优点,广泛应用于涂料、胶粘剂、电子封装等领域。现有研究表明,由于热固性树脂受热后的固化成型,可有效解决固-液相变材料相变储能过程中泄漏问题。本文从热固性树脂的分类出发,首次系统综述其在相变储能领域的应用研究现状,包括：(1)基于酚醛树脂封装的定型相变材料研究进展;(2)基于环氧树脂封装的定型相变材料研究进展;(3)双环戊二烯石油树脂在相变储能领域应用的可能性。同时,从制备时改性与废弃时处置回收的角度,对热固性树脂强化的相变储能复合材料未来研究重点和发展趋势进行了展望,旨在为拓宽热固性树脂在相变储能领域的应用范围提供有益参考,为制备性能优异的定型相变材料提供更多研究思路。     

曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构的弯曲和振动特性

采用热压一次成型的工艺制备了曲面碳纤维增强树脂复合材料点阵夹芯结构,进行了三点弯试验探究了结构的弯曲破坏载荷与破坏模式。结果显示：结构的载荷位移曲线分为4个阶段,分别为线性阶段、损伤起始阶段、损伤演化阶段和失效阶段;破坏模式主要为面板压溃与节点失效。通过ABAQUS显示求解器建立了有效的弯曲和模态振动模型,得到弯曲破坏过程的失效模式、载荷位移曲线及结构振动模态与固有频率。讨论了不同参数(几何参数和材料性能)对弯曲和振动性能的影响,比较了不同边界条件对固有频率的影响。结果显示：相对密度(面板厚度、芯子直径)的增加会使结构的弯曲破坏载荷和固有频率增大,而芯子倾角ω的增大会使弯曲破坏载荷与固有频率的减小;材料的比刚度越大,固有频率越高。     

耐热线型小分子对有机硅耐温吸波涂层的增韧改性研究

目的 采用能与有机硅单体反应的耐热小分子对苯基硅树脂基吸波涂层进行增韧改性,调控有机硅树脂的交联网络结构,并将改性树脂与耐温吸波剂复合,制备具有高柔韧、高附着力和耐温的吸波涂层。方法 将不同端基或链长的耐热增韧剂通过硅氢加成接枝到有机硅树脂基体,改变基体的交联网络结构,通过红外、扫描电镜、万能电子试验机、动态热机械分析仪和矢量网络分析仪测试其性能。结果 随着乙烯基封端聚二甲基硅氧烷含量的增加,涂层的柔韧性提高,但耐温性能和附着力降低;当乙烯基封端聚二甲基硅氧烷质量分数为45%时,1 mm涂层的柔韧性达20 mm,附着力达7.73 MPa,抗冲击性大于50 kg·cm。在300℃热处理15 h后,改性涂层挠度从未改性时的1.08 mm提升至1.35 mm,涂层在高温工作后仍保持较好的柔韧性。结论 采用耐热线型小分子对有机硅树脂交联网络结构进行改性,可有效地调控耐温吸波涂层的力学性能,为耐高温吸波涂层增韧及其工程应用提供参考。     

长时耐300℃易成型聚酰亚胺树脂及其复合材料

以苯炔基苯酐为封端剂,异丙醇为酯化试剂和溶剂,采用原位聚合法合成一系列耐高温、易成型聚酰亚胺树脂。所制备的聚酰亚胺树脂溶液在室温下储存16周依然没有固体析出,且溶液黏度没有明显变化,显示出较好的室温储存稳定性。树脂低聚物的最低熔体黏度<300 Pa·s,显示出良好的熔体流动性和工艺窗口,适合模压或热压罐工艺。树脂固化物的玻璃化转变温度最高可达462℃,具有很好的耐热性能。T300/PMR-PE-2碳纤维复合材料室温弯曲强度为963 MPa,弯曲模量为53.0 GPa,层间剪切强度为56 MPa, 300℃下其力学性能保持率≥66%。300℃等温热氧老化500 h后,复合材料的热失重仅为0.96%,室温弯曲强度保持率为72%,层间剪切强度保持率高达98%,具有优异的抗热氧老化性能。     

协效阻燃木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料的制备及性能

通过在聚氨酯泡沫发泡过程中加入木质素磺酸钠,同时利用次磷酸铝(AHP)和膨胀石墨(EG)作为协效阻燃剂,通过“一步法”制备出具有阻燃性能的木质素磺酸钠基聚氨酯泡沫材料(PUF).首先借助极限氧指数(LOI)测定仪对制备出的协效阻燃型PUF材料的阻燃性能进行表征。通过利用热重分析(TGA)、锥形量热测试(CONE)两种仪器对阻燃PUF材料的热稳定性和燃烧行为进行探究分析。利用场发射扫描电子显微镜(SEM),对材料燃烧后的残炭的微观照片进行分析。分析结果表明：当SLS的加入比例为原料总质量的4%(质量分数),AHP与EG的协效比为1∶4,两种协效阻燃剂的共同加入比例为30%(质量分数)时,生物质基阻燃PUF材料的LOI值增加到31.6%,协效阻燃剂的加入改善了PUF材料的热稳定性和成炭性能,从而使得材料的阻燃性大幅度增强。     

基于泡沫陶瓷三维互穿网络负压浸渍法制备新型耐高温中子屏蔽材料

本工作制备了一种具有互穿网络结构的新型泡沫陶瓷/硼酚醛树脂复合材料,采用有机泡沫浸渍法和惰性气氛烧结制备了莫来石/碳化硼骨架增强体,采用负压浸渍和原位热固化方法制备了碳化硼/硼酚醛树脂基体。实验探究了微粉含量(碳化硼和高岭土各10%～30%)和烧结温度(1 300～1 500℃)对陶瓷骨架和复合材料的影响;当烧结温度设置为1 350℃,粉体原料质量占比设置为氧化铝55%、碳化硼15%、高岭土25%、二氧化钛5%时,烧结而成的陶瓷骨架与20%(质量分数)碳化硼/硼酚醛树脂的填充材料形成新型中子屏蔽复合材料,其综合性能可达到最优化;此时,泡沫陶瓷骨架线收缩率为3.36%,堆积密度为0.54 g/cm³,显气孔率为73.7%,骨架抗压强度为0.94 MPa;陶瓷/硼酚醛树脂复合材料显气孔率为0.2%,堆积密度为1.22 g/cm³,抗压强度为86 MPa; 300℃保温10 h冷却后,残余抗压强度为54 MPa,抗压残余比为62%,服役温度为180～330℃;10%(质量分数)硼酸溶液浸泡72 h后,失重率为0.31%,残余抗压强度为82.5 MP...     

热喷涂陶瓷-树脂复合涂层的研究现状

陶瓷-树脂复合涂层兼具陶瓷材料和树脂材料的优异性能,具有良好的力学性能、摩擦磨损性能、耐腐蚀性能等,可用于防腐、减摩等领域,是当前热喷涂领域的新兴研究方向。如在先进航空发动机制造领域,通过在陶瓷涂层中添加树脂材料以增加涂层孔隙率,使高温可磨耗封严涂层的可磨耗性显著提升。然而,陶瓷与树脂的热物理性质和化学性质差异较大,导致复合涂层沉积时粒子的熔融沉积行为呈现复杂多样性,对涂层性能的影响规律尚不清晰。目前,国内外对陶瓷-树脂复合涂层的制备和应用开展了大量的研究,在不同热喷涂方法下,陶瓷材料和树脂材料对复合涂层结构、性能的影响取得了显著成果。基于此,本文综述了采用火焰喷涂、等离子喷涂、反应等离子喷涂三种热喷涂技术制备陶瓷-树脂复合涂层的国内外相关研究;比较分析了喷涂过程中,不同热喷涂技术对陶瓷材料与树脂材料的影响规律;梳理了等离子喷涂工艺的优化方法;展望了未来陶瓷-树脂复合涂层的研究重点与应用方向。