RTM用M-3193不饱和聚酯的工艺性能研究

对树脂传递模塑用M-3193不饱和聚酯进行了系统的研究,分析了温度、边缘效应以及S iC纳米粉填料对树脂流动性和材料力学性能的影响。结果表明,该体系在80℃以上存在低于60mPa.s的低粘度平台,满足RTM工艺对树脂粘度的要求;较大的边缘效应导致树脂在预制体内流动不充分,复合材料强度降低;添加S iC填料使材料的硬度提高了30%,而对材料的强度影响不大。通过对预制体进行真空浸渍前处理,提高了复合材料的强度,测得的材料弯曲强度达到325MPa。

环境温度对架空导线用碳纤维复合芯成型工艺及性能的影响

研究了两种不同树脂体系黏度与环境温度、凝胶化时间与温度的关系,确定了用于拉挤工艺的树脂体系。采用该树脂体系制备了架空导线用碳纤维复合芯,分析了环境温度对碳纤维复合芯制品成型工艺和拉伸强度的影响,采用扫描电子显微镜分析了碳纤维复合芯的拉伸断裂机理。结果表明,环境温度对碳纤维复合芯的拉伸强度及表观性能影响较大,当环境温度变化较大时如不及时调整成型工艺参数,复合芯制品会出现堵模、白粉、沟痕等缺陷;当环境温度为30℃时复合芯制品拉伸强度最高。

架空导线用碳纤维复合芯固化剂应用研究

将甲基四氢苯酐固化剂与柔性固化剂按一定比例复配,用于碳纤维复合芯环氧树脂基体的增韧改性。采用傅里叶变换红外光谱分析固化剂的结构;研究了固化剂对碳纤维复合芯冲击强度、卷绕性能、剪切强度及耐温性的影响。结果表明,柔性固化剂含有长链结构的柔性链段,提高了碳纤维复合芯冲击强度、卷绕性能及表观剪切强度,并且对碳纤维复合芯的耐温性影响较小。

新型导线用碳纤维复合材料的拉挤成型工艺技术研究

对影响碳纤维复合芯导线拉挤成型工艺的树脂体系在模具内的非稳态温度场进行了深入研究,并分析了拉挤成型过程中容易出现的缺陷及原因。

PAN原丝高效预氧化研究

国产碳纤维成本偏高使其缺少市场竞争力和影响其广泛的应用,影响碳纤维产业可持续发展。针对预氧化过程在碳纤维成本构成占比超过20%,通过研究聚丙烯腈(PAN)原丝预氧化反应实质及时温效应,在此基础上通过提高预氧化反应效率,缩短预氧化时间,在不影响碳纤维性能前提下,降低碳纤维制备的过程成本。

牵伸环境对聚丙烯腈原丝取向结构的影响

借助于声速仪、X射线衍射仪研究了不同环境下聚丙烯腈(PAN)纤维在牵伸作用下取向结构的变化。结果表明:溶剂、热的单独或协同环境下,牵伸可使PAN纤维的全取向和晶区取向提高,全取向因子的增加幅度大于晶区取向因子的增加幅度;高压水蒸汽环境的牵伸,对PAN纤维取向度影响更加明显;在相同的热处理温度条件下,PAN原丝的取向程度越高,其预氧纤维的预氧化程度越低。

干湿法聚丙烯腈原丝预氧化特性研究

聚丙烯腈(PAN)溶液通过空气层进入凝固浴成纤制备干湿法原丝。采用X光衍射(XRD)、声速仪、原子力显微镜(AFM)表征干湿法原丝的结构,利用差示扫描量热仪(DSC)、固体核磁谱(NMR)、元素分析仪(EA)等研究了干湿法原丝的预氧化反应性质。结果表明:与湿法原丝相比,干湿法原丝表面光滑、结构致密。结构致密程度的差异,不影响干湿法原丝在氮气中预氧化过程的环化和脱氢反应,但极大影响了有氧介质中的环化、脱氢和氧化反应,使预氧化反应滞后。与湿法原丝的预氧温谱相比,干湿法原丝预氧温谱更高,特别要提高高温区的预氧温度。

耐高温碳纤维复合芯基体树脂研究

碳纤维复合芯导线的卷绕性能主要取决于所用树脂体系的韧性,本文对高温碳纤维复合芯导线所用树脂体系进行了研究。试验结果表明:4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂可以满足碳纤维复合芯的耐高温要求;为了进一步提高碳纤维复合芯导线的安全可靠性,采用核壳结构聚合物对树脂体系进行增韧,使碳纤维复合芯的卷绕性能进一步提高。选用4,4'-二氨基二苯甲烷环氧树脂和甲基纳迪克酸酐为主体树脂,加入其他辅料和10份增韧剂所得到的配方,经过拉挤试验及综合性能测试结果表明,本实验采取的树脂配方可以满足拉挤工艺及碳纤维复合芯导线40D卷绕性能要求。

纤维增强复合芯导线关键技术研究

碳纤维复合芯导线(ACCC)是传统钢芯铝绞线(ACSR)的更新换代产品,具有良好的推广价值和应用前景。扼要介绍了该导线的优异性能,系统讨论了碳纤维复合芯材料设计及选型、结构设计及成型工艺等关键技术。

牵伸对聚丙烯腈纤维晶态结构的影响及调控

通过不同牵伸工艺制备聚丙烯腈纤维,运用X射线衍射进行表征,研究凝固浴牵伸、水浴牵伸以及沸水牵伸对纤维晶态结构的影响。结果表明,凝固过程是PAN大分子晶态结构成型的重要阶段,该阶段晶核已经基本形成。凝固浴牵伸的增大有利于分子链段由螺旋构象向锯齿构象转变,大分子链段的有序排列,结晶度和晶粒尺寸均有一定程度的提升,但折叠链段的减少不利于大分子成核过程的进行。水浴牵伸及蒸汽牵伸均有助于纤维晶态结构的完善,对分子成核影响不大。通过改变聚丙烯腈原丝制备过程中各流程的牵伸比能够实现对PAN大分子晶态结构的调控。

上浆剂组分对碳纤维表观性能的影响研究

分别采用双酚A环氧树脂乳液、乙烯基酯树脂乳液、醚类乳化剂乳液对国产碳纤维进行上浆,测试比较了三种上浆剂对碳纤维的表观、毛丝量、展纱性、硬挺度、吸水率、表面能及其复合材料层间剪切强度的影响。双酚A环氧树脂有利于改善纤维表面状态,提高纤维集束性;醚类的乳化剂有利于降低纤维的毛丝量,改善纤维的展纱性;乙烯基酯树脂可以提高纤维的集束性及硬挺度。三种上浆纤维表面能从大到小依次为环氧树脂、醚类乳化剂、乙烯基酯树脂;吸水率从小到大依次为环氧树脂、乙烯基酯树脂、醚类乳化剂。上浆剂中组分的吸水率高低不是影响碳纤维复合材料层间剪切强度的决定性因素。

聚乙烯/乙烯–醋酸乙烯酯共聚物界面相容性的分子动力学研究

为能够对交联聚乙烯电缆半导电屏蔽材料选型提供一定的参考意见,采用分子动力学方法研究了聚乙烯(PE)与乙烯–醋酸乙烯酯共聚物(EVA)界面相的结构、界面结合能。研究结果表明:醋酸乙烯酯(VA)摩尔分数的不同能够较为明显地影响到PE/EVA界面相的结构以及界面结合能,即随着VA摩尔分数从12%到40%变化,PE/EVA界面相的分子间径向分布函数逐渐变小,界面相中的原子数密度逐渐降低,界面结合能减小。因此,较低VA摩尔分数的EVA树脂更适合应用于交联聚乙烯电缆的内半导电屏蔽层;较高VA摩尔分数的EVA树脂更适合应用于交联聚乙烯电缆的外半导电屏蔽层。

环氧树脂及其复合材料结构与性能的分子模拟研究进展

介绍了近年来分子模拟方法在环氧树脂的固化、玻璃化转变、湿热老化以及复合材料的界面等方面的应用,体现了分子模拟方法在分子水平上研究关联材料的微观结构与宏观性能的优越性,分子模拟方法是未来材料设计与开发的重要手段之一。

纳米TiO_2和水分子对环氧树脂电性能影响的分子模拟研究

通过分子模拟方法,在微观水平上研究了纳米Ti O2和水分子对双酚A型环氧树脂(DGEBA)-二乙基甲苯二胺(DETDA)体系电性能的影响。结果表明:与纯环氧树脂体系相比,纳米Ti O2的加入能够有效提高体系的耐电击穿性能;水分子的存在会降低体系的耐电击穿性能。

聚氨酯/玻璃纤维复合绝缘子芯棒的制备

以耐酸无碱玻璃纤维(GF)为增强体、高韧性聚氨酯(PUR)树脂为基体,利用快速注射拉挤成型工艺制备了PUR/GF复合材料。重点研究了GF含量对PUR/GF复合材料弯曲强度、拉伸强度和断裂韧性及其微观结构的影响,同时考察了该复合材料的电气性能,验证了PUR/GF复合材料作为复合绝缘子芯棒的适用性。结果表明,当GF质量分数为79.7%时,PUR/GF复合材料的拉伸强度和断裂韧性综合性能最优,此时PUR/GF复合材料的拉伸强度为1330 MPa,冲击强度高达450 kJ/m2,电气性能满足±500 kV直流棒形悬式复合绝缘子技术条件,PUR/GF复合芯棒综合性能优于传统环氧树脂芯棒。其生产效率高、制造成本低,有望作为潜在的电力行业复合绝缘子芯棒的替代材料。

压接工艺参数对架空输电导线压接质量的影响

通过改变压接工艺参数,研究了压模宽度、叠模宽度、铝管内径、压后弯曲率、压模对边距等工艺参数对导线压接质量(导线握力)的影响。结果表明,对于1660 mm2截面的架空输电导线,在有效压接长度、压接力保持一定时,铝管内径对导线压接质量影响最大,叠模宽度影响相对较小。在铝管内径56 mm、压模宽度110 mm、叠模宽度10 mm的压接参数下,当压后弯曲度控制在0~15°,压后导线握力达到额定拉断力的95%以上,满足GB/T 32502-2016中常温拉断力的试验要求;当压模对边距超过标准计算值2 mm时,导线握力下降至额定拉断力的95%以下,未能达到试验指标要求。

双组分水性聚氨酯涂料用树枝状聚酯多元醇的合成、表征与应用

以末端含有16个羟基的大分子为引发剂,引发己内酯开环聚物制备了3种具有不同分子量的两亲性树枝状聚酯多元醇,并将其分散于水中作为羟基组分,以水性六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为固化剂制备了3种涂膜。通过13CNMR、GPC、DLS和AFM对树枝状聚酯的结构及其水性分散液进行了表征。结果表明,聚合物结构符合理论设计,其在水中以微球形式聚集。涂膜测试结果显示,聚酯多元醇的分子量对其性能具有显著影响。

国产12K T700级碳纤维在复合芯导线中的替代应用研究

在碳纤维复合芯原材料成本构成中,碳纤维占60%以上,采取将复合芯用关键原材料12K T700级碳纤维国产化替代是降低成本行之有效的途径。优选三家国内具有代表性的碳纤维生产企业的12K T700级PAN基碳纤维,制得的三种碳纤维复合芯棒主要性能指标均能满足标准要求,能够替代进口东丽T700S碳纤维,价格约为其70%~80%,有利于碳纤维复合芯导线的推广应用。

不同氨化方式对聚丙烯腈初生纤维结构的影响

为了比较聚丙烯腈原丝制备过程中不同加氨方式对于初生纤维结构的影响,采用聚合初期加氨、聚合后脱单前加氨、凝固浴加氨这3种加氨工艺,聚合物经过凝固过程得到初生纤维。通过对初生纤维进行显微镜、X射线衍射以及傅里叶红外的表征,来分析纤维截面形貌以及晶态结构的变化。结果表明:在使用相同当量的氨的情况下,聚合初期加氨更容易附着于纤维上,有助于双扩散的进行,有效地阻止了皮芯结构的产生,纤维径向结构更加均匀,结晶度更高。

碳纤维复合芯导线舞动性能研究

通过经验计算和模拟计算对比研究了钢芯铝绞线和碳纤维复合芯导线的舞动振幅,并通过纤维复合芯导线舞动模拟试验平台,在不受自然条件约束的情况下实现对导线舞动的模拟,研究舞动张力和舞动次数对碳纤维复合芯导线性能的影响。结果表明,在同一工况下,同截面积碳纤维复合芯导线的舞动振幅明显小于钢芯铝绞线,应用于新建大跨越线路中时抑舞效果显著。此外,碳纤维复合芯导线的铝导体发生舞动疲劳损坏之后,复合芯的拉伸强度保持率>90%以上,证明复合芯抗舞动疲劳性能良好。