聚合物基轻质吸波复合材料研究进展

现代信息化武器装备的大规模使用构成了数量繁多、密集重叠、动态交错的复杂电磁环境,高性能吸波材料是防止电磁干扰的重要手段,聚合物基吸波复合材料因具有质轻、耐腐蚀、力学性能与电性能可调等优点受到广泛关注。本文首先介绍了电磁波的吸收机制,包括阻抗匹配和衰减常数对于吸波性能的影响。然后详细讨论了聚合物基轻质吸波复合材料的结构设计、制备方法及吸波效能。论述了典型本征导电聚合物的制备方法与吸波效果,重点介绍了以聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)和聚噻吩(PTh)为代表的吸波复合材料。对于非导电聚合物基吸波材料,重点论述了表面导电型吸波复合材料与填充型吸波复合材料的制备方法及吸波性能。最后对聚合物基吸波复合材料的设计策略进行了总结,并对聚合物基轻质吸波复合材料的应用前景和发展方向进行了展望。

聚丙烯的增强改性及其阻燃性能研究

以聚丙烯为基料,以短切玻璃纤维为增强材料,以多聚磷酸铵为阻燃剂,通过熔融共混加工得到了一种复合材料。探索了不同短切玻璃纤维和多聚磷酸铵用量对复合材料力学和阻燃性能的影响。结果表明,当短切玻璃纤维用量为14质量份、多聚磷酸铵用量为20质量份时,复合材料的拉伸强度可达39.4 MPa、弯曲模量和弯曲强度可达3 512、52.7 MPa,悬臂梁冲击强度可达8.2 kJ·m^(-2),并且复合材料的极限氧指数可达29,垂直燃烧可达V-0级别,即复合材料具有良好的强度和阻燃性能。

石墨改性PA46导热复合材料的性能

对聚酰胺基导热材料进行了研究。采用石墨对聚己二酰丁二胺(PA46)进行填充改性,通过熔融共混及注射成型工艺制备导热复合材料。研究表明:随着石墨填充量的增加,复合材料的导热率显著增加,拉伸强度、冲击强度稍有降低。SEM形貌分析表明:随着石墨含量的增加,石墨在基体中更易形成导热链、导热网络等通路。当石墨的质量分数为50%时,导热率达到了3.743 W·m-1·K-1,是纯基体的13.91倍;热扩散系数为2.344 mm2/s,为纯基体的15.95倍。实验值与3种导热模型对比的结果表明:与Y Agari导热模型匹配的比较好,适用于低填充量的情况。

新型导电填料——纳米石墨微片

经过超声波粉碎,可将膨胀石墨制备成一种新型导电填料——纳米石墨微片。它的厚度为纳米,直径在微米范围,具有很大的形状比。将纳米石墨微片分散于聚乙烯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、尼龙等聚合物基体中制备导电复合材料,其渗滤阀值远低于一般的导电填料复合体系。纳米石墨微片有望在导电材料、电磁屏蔽材料、电加热材料等领域得到应用。

聚乙烯/膨胀石墨导电阻燃复合材料的研究

通过溶液插层法研究了聚乙烯/膨胀石墨复合材料的力学性能、电学性能、阻燃性能。结果表明,当膨胀石墨填充量为10～15份时,复合材料的体积电阻降为1×108Ω以下,当膨胀石墨含量为30份时,复合材料的氧指数达到22 8,具有一定的阻燃性。

熔融模压制备PVDF/石墨烯复合材料及其性能研究

以聚偏二氟乙烯(PVDF)树脂为基体、石墨烯为填料,通过高速混合机混合作用,经分散剂、润湿剂、表面活性剂、相容剂等组分协同作用,使石墨烯在PVDF中分散均匀,然后经熔融模压成型,制得PVDF/石墨烯复合材料。利用扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究了复合材料的微观形貌,并研究了石墨烯含量、制备工艺、助剂及PVDF树脂牌号对复合材料介电性能、导电性能和导热性能的影响。结果表明,采用的助剂体系和高速混合、熔融模压的制备方法能使石墨烯以微片的形态均匀地分散在PVDF树脂基体中,形成良好的功能网络结构;复合材料介电常数、电导率、介电损耗、体积电阻率和导热系数均随石墨烯含量增加而增大;当石墨烯质量分数达到2.0%左右时,复合材料的介电和导电特性均发生突变,向高介电、高导电材料转变,而当石墨烯质量分数达到5.0%左右时,复合材料开始向高导热材料转变;制备工艺和PVDF树脂牌号对复合材料热、电性能的影响则相对较小。

纳米石墨片/环氧树脂复合材料的制备及性能

分别采用低温固化剂和高温固化剂制备了纳米石墨片/环氧树脂复合材料。通过电阻测试仪和材料试验机研究了纳米石墨片的含量对复合材料导电性能和力学性能的影响规律,并将溶液混合法与直接混合法制备的复合材料的性能进行对比,同时比较了纳米复合材料的性能与微粉石墨/环氧树脂复合材料的性能。结果表明,溶液混合法制备的复合材料逾渗阈值更低,可得到填料质量分数达60%、体积电阻率为0.0085?.cm的纳米复合材料。当填料质量分数高于4%时,纳米复合材料的力学性能低于微粉复合材料。

石墨烯制备方法的研究进展

近年来,石墨烯以其独特的结构和优异的性能,在化学、物理和材料学界引起了广泛的研究兴趣。人们已经在石墨烯的制备方面取得了积极的进展。本文总结了一些石墨烯的制备方法,如微机械剥离法、液相或气相直接剥离法、化学气相沉积法和氧化石墨还原法等,并简单分析了各类制备方法的优缺点。

泡沫夹芯结构复合材料VARI工艺模拟仿真技术研究

采用模拟仿真软件对聚氯乙烯泡沫夹芯结构复合材料矩形平板成型工艺进行了模拟分析。考察了芯材厚度、芯材的开槽方式及开槽尺寸等对树脂充模过程的影响,确定了适于工程应用的开槽方式及尺寸。

有机蒙脱土改性石蜡乳液对废纸纤维结构和性能的影响

采用逆转法,以有机蒙脱土(OMMT)复配乳化剂,制备了OMMT改性石蜡乳液,利用红外光谱、热重分析等手段分别对OMMT改性石蜡乳液的结构进行了表征,同时研究了OMMT改性石蜡乳液对废纸纤维施胶后的接触角和力学性能的影响。结果表明,加入质量分数1%的OMMT改性石蜡乳液,能更显著地提高施胶后的纸张的接触角,其耐水性、撕裂强度、拉伸强度、环压强度、耐破度等也得到明显的提高。扫描电镜对纸张纤维表面的研究表明,加入OMMT改性石蜡乳液后,纸张纤维表面孔洞较少,纤维的结合比较均匀,结构较致密。

膨胀石墨/环氧树脂/聚氨酯树脂三元复合材料的制备与研究

膨胀石墨垫片是一种优异的密封材料,被广泛的应用于石油化工、核能电力等领域,但是其机械强度低、疏松多孔的性质导致膨胀石墨垫片的使用受到很大的限制。本文采用KH-560硅烷偶联剂对膨胀石墨表面进行处理后,增强其在环氧树脂中的浸润性,并通过单组份聚氨酯改性环氧树脂增强环氧树脂的弹性和韧性,再将表面处理的膨胀石墨分散在改性环氧树脂中制备三元复合材料,使其具有优异的拉伸强度和压缩回弹率,并通过SEM和IR对其形貌和结构进行表征。

石墨填充聚四氟乙烯复合材料的拉伸试验研究

通过对添加石墨的聚四氟乙烯(PTFE)复合材料进行拉伸试验,考察石墨的添加量对改性复合材料拉伸强度的影响.得到了试样的拉伸强度及其拉伸性能曲线.试验结果表明,石墨的添加量对改性PTFE的性能影响很大.当石墨体积分数为24%时,改性PTFE复合材料的拉伸强度较纯聚四氟乙烯降低了48%,仅为12.2 MPa;随着石墨含量的继续增加,改性PTFE复合材料的力学性能持续明显降低.

阳光暴晒对环氧树脂基复合材料涂层附着性能的影响

为了解风电叶片生产过程中阳光照射时间对叶片材料表面涂装质量的影响,对环氧树脂基复合材料壳体材料进行阳光下暴晒,使之达到一定的老化程度,在其表面进行聚氨酯胶衣涂装,考察了暴晒时间对胶衣与复合材料间附着力的影响。研究表明,随着暴晒老化的进行,胶衣对基体的附着力呈下降趋势,老化5天时附着力由初始的9MPa左右平缓下降到7MPa左右,后快速降低。

神经网络在涂料研究中的应用

针对涂料的组成百分比与涂料基本性质之间的复杂关系 ,提出利用人工神经网络对试验数据进行处理 ,建立试验因素与结果之间的神经网络模型。通过对两种单体乙酸乙烯脂与叔碳酸乙烯脂共聚的模拟预测 ,利用训练好的模型可以得出任意组分与涂料性质之间的关系 ,从而找到最适合涂料设计要求的最优配比。因此 ,神经网络可以作为预测涂料性质的一种有效方法 ,具有广阔的应用前景。

树脂/石墨导电复合材料的研究进展

阐述了国内外热固性及热塑性树脂/石墨导电复合材料制备方法的研究现状,以及石墨类型、制备工艺等因素对复合材料导电性能的影响,并对其发展前景进行了展望。

含木棉纤维牛仔面料的开发与服用性能研究

本研究采用纯棉纱线作经纱与木棉/棉混纺纱线交织,设计开发木棉/棉混纺牛仔面料,并对生产过程织前工序、织造过程、丝光后整理各工艺关键技术进行分析,通过对面料基本结构参数、透气性能、毛细效应、物理机械性能等分析实验数据对比坯布与丝光成品面料性能差异。丝光整理后,面料结构更为紧凑,透气率降低,面料润湿性能有所改善。经向断裂强力和断裂伸长率增大,纬向断裂强力和断裂伸长率下降且其强力降幅高达31.8%。而经向撕破强力略微降低,纬向撕破强力提高26.0%。丝光整理后纤维间的抱合力减少,面料耐磨性是降低的。最后对丝光成品面料进行GB/T 18401-2010(B类)服用安全性能测试评估,木棉/棉丝光成品面料均达到FZ/T 81006-2007的各项牛仔服装服用安全性能标准要求。

石墨/粘结剂导电复合材料性能的研究

以酚醛树脂、环氧树脂与石墨作为基本原料,采用热压成型制备了几种导电复合材料。研究了不同种类粘结剂及不同种类石墨对导电复合材料性能的影响,并从微观结构进行分析和解释,考察了不同混合方式对石墨/粘结剂导电复合材料性能的影响。

石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料的制备及磨损性能研究

以石墨烯纳米片、聚四氟乙烯(PTFE)为原料,制备了石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料.研究了不同石墨烯纳米片含量(0,0.25%,0.50%,0.75%,1.00%,1.25%(质量分数))对复合材料导热性能、力学性能、摩擦磨损性能的影响.结果表明,随着聚四氟乙烯中石墨烯纳米片含量的增加,复合材料的微观结构趋于无序,其导热系数逐渐增大,导热性能逐步增强;当石墨烯纳米片含量为0.75%(质量分数)时,复合材料的抗拉强度和断裂伸长率最佳;当石墨烯纳米片含量为1.25%(质量分数)时,复合材料的摩擦系数最小,为0.195,磨损量最低,仅37mg.磨损实验前后复合材料的碳结构发生了变化,磨损后复合材料的缺陷增大,石墨化程度大大降低,石墨烯纳米片/聚四氟乙烯复合材料具有良好的耐磨损性能.

石墨填充缠绕垫片高温适用性评价指标研究

石墨填充缠绕垫片因其优良的压缩回弹性能被广泛应用于石化装置的法兰密封结构中,但由于高温导致垫片材料性能下降等原因,造成泄漏超标使得垫片无法满足使用要求,因此准确评价垫片的高温适用性对于法兰结构的密封质量至关重要。本文根据石墨材料老化和腐蚀机理,提出基于泄漏率和微量元素指标评价垫片的高温适用性,并开展了石墨填充金属缠绕垫片的高温时效试验和泄漏性能试验。试验结果表明,高温对石墨缠绕垫片影响显著,随着时间变化,垫片失重越来越大,严重时出现散架。根据试验结果,建立了不同温度下垫片重量变化同泄漏率的主曲线关系,可预估垫片在运行周期内的平均使用时间,为企业科学制定备品备件计划提供合理的指导。

基于石墨烯技术的体育运动器材及其性能研究

基于氧化石墨烯、丁二酸酐、己内酰胺、二甲基甲酰胺,利用原位聚合法进行纤维尼龙6与羟基化氧化石墨烯改性,以红外光谱仪、热重分析仪、扫描电镜等多元化方式,分析了石墨烯复合材料化学结构与组织特性,同时详细探究了石墨烯纤维复合材料在自行车轮胎胎面、高尔夫球杆、网球拍中的实践应用。结果表明,原位聚合法可基于羟基化氧化石墨烯有效改进优化纤维尼龙6性能,且可有机实现纤维尼龙6与羟基化氧化石墨烯接枝,其中羟基化氧化石墨烯在纤维尼龙6基体中均匀分布,与基体间密切粘合;基于预期提升度计算分析得知,石墨烯纤维复合材料可显著提升体育运动器材的整体性能,相信未来随着石墨烯技术日趋成熟,可实现在体育运动器材各层面的广泛应用。