聚氨酯上浆剂处理PBO纤维复合材料的界面性能

为了提高聚对苯撑苯并二噁唑(poly-p-phenylenebenzobisoxazole,PBO)纤维/环氧树脂复合材料的界面性能,采用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性水性聚氨酯得到上浆剂,然后对酸化后的PBO纤维进行表面涂覆处理。采用XPS和EDS分析PBO纤维表面的化学组成,利用SEM研究PBO纤维表面及其复合材料撕裂面的形貌,并对PBO纤维的单丝及复合材料的力学性能进行分析。结果表明:经过上浆剂包覆的PBO纤维表面活性基团明显增多,表面O/C(原子比)由0.16提升至0.25,上浆剂能有效修复纤维表面的缺陷;通过调控纤维表面上浆剂含量和结构,可使PBO纤维/环氧树脂单向复合材料的层间剪切强度提高到41.3 MPa,拉伸强度增加到1.70 GPa,相较于未处理的复合材料分别提高了44.9%和15.6%。

“复合材料界面”课程思政元素梳理的探讨

“复合材料界面”是首批国家级一流本科专业建设点——武汉理工大学复合材料与工程专业的专业课程,核心内容是材料表面和界面理论,具有强烈的工程应用背景突出特色。将思政元素融入课程教学中,使学生在专业知识和思想政治等多方面汲取营养,同步提升大学生的专业素养和道德情操,鼓励和引导大学生在青春的赛道上奋力奔跑,是课程教学研究与改革的重要内容。针对在“复合材料界面”课程教学案例中融入思政元素的方法,及与专业知识点有机融合产生的问题进行了梳理和总结。

石墨改性0-3型PZT/PVDF复合材料电学性能研究

运用热压成型工艺制备了0-3型0.5PZT/xC/(0.5-x)PVDF(x=0.002～0.016)压电复合材料,研究了复合材料的极化、压电和介电性能.结果表明:适量石墨的加入,可以明显提高复合材料的极化性能.随着石墨含量的增加,复合材料的压电系数、机电耦合系数升高,机械品质因数降低;当石墨含量x=0.008时,三者都达到极值.复合材料的介电常数和损耗随着石墨含量的增大而上升.

短切碳纤维导电复合材料渗流和PTC行为的唯象分析

为研究短切碳纤维含量和温度对导电复合材料渗流行为的影响,通过Landau相变理论导出了复合材料电导率与填料体积分数及温度的方程,并用该方程分析了短切碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料的渗流和PTC行为。结果表明:复合材料的渗流阈值随温度升高而增加,PTC温度随碳纤维含量增加而上升。当温度由24.6℃上升到108.4℃时,其渗流阈值的理论值由1.06%增加到1.60%;当碳纤维体积分数由3.1%增加到4.6%时,其PTC温度的理论值由120℃上升到170℃。复合材料渗流阈值和PTC温度理论值与实验值符合得很好。

短切碳纤维/AlN/环氧树脂绝缘导热复合材料性能研究

通过浇注工艺制备了短切碳纤维/AlN/环氧树脂复合材料,研究了复合材料热、电和力学性能。结果表明,复合材料的热导率、介电常数、弯曲强度和模量随短切碳纤维含量增加而上升,其电阻率则下降。当短切碳纤维体积含量由0变化到1.8%时,复合材料的热导率由1.14W.m-1K-1提高到1.45W.m-1K-1;弯曲强度和模量分别提高了14%和13%;而体积电阻率和表面电阻率分别由2.69×1015Ω.m和2.09×1013Ω降到6.16×1012Ω.m和2.95×1010Ω。复合材料的热膨胀系数随碳纤维含量变化不大。

聚苯胺改性PVDF薄膜的结构与介电性能研究

本文通过溶液共混方法制备了聚苯胺改性PVDF薄膜,运用XRD、SEM和DSC技术分析了复合材料结构,并探讨了聚苯胺含量和频率对复合薄膜介电性能的影响。结果表明:适量PANI的加入能够诱导PVDF结晶,提高其结晶程度。随着聚苯胺含量的增大,复合材料薄膜的介电常数、介电损耗迅速升高。

聚苯胺改性0-3型PZT/聚氨酯复合材料的极化与电性能

以聚苯胺(PANI)原位聚合改性聚氨酯(PU)树脂为基体,锆钛酸铅(PZT)陶瓷为功能相,制备了0-3型压电复合材料,研究了复合材料极化和电性能。结果表明:适量PANI能够有效地提高0-3型复合材料的极化和压电性能。随着PANI含量增加,复合材料的压电系数d33和机电耦合系数kp迅速增大。当PANI体积分数为4%时,复合材料的d33=34 pC/N,kp=0.25,均达到最大值。复合材料的介电常数和介电损耗随PANI含量的增加而上升。

高温高压湿热处理对环氧树脂复合材料电性能的影响

本文研究了多官能度环氧树脂(WHUT-170)、TDE-85和E-51环氧树脂/玻璃纤维复合材料经高温高压湿热处理后的电学性能。结果表明:WHUT-170复合材料具有高的湿热绝缘性能,样品在175℃、140MPa的水压下处理2h后,复合材料的体积和表面电阻率分别为1.1×1010Ω.cm和5.0×108Ω,均比TDE-85和E-51树脂复合材料的高出1个数量级;WHUT-170复合材料的介电常数和介电损耗明显低于其它体系。

CeO_2、Sb_2O_3掺杂(Na_(0.88)K_(0.12))_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3无铅陶瓷的压电性能研究

采用传统陶瓷的制备方法制备了CeO2(0～1.0wt%)和Sb2O3(0～0.6wt%)掺杂的(Na0.88K0.12)0.5Bi0.5TiO3无铅压电陶瓷。运用XRD技术研究了样品的晶体结构,测试并分析了样品的介电、压电性能以及谐振频率温度系数。结果表明:所有组成均呈三方结构的钙钛矿型固溶体特征。在适当掺杂剂用量范围内,压电陶瓷的压电常数、介电常数和介电损耗升高,而平面机电耦合系数降低。CeO2和Sb2O3掺杂均改善了(Na0.88K0.12)0.5Bi0.5TiO3压电陶瓷频率温度稳定性。

低度支化聚酯环氧改性体系的耐热性能研究

为得到良好耐热性能的环氧树脂,以1,2,4-苯三酸酐(TMA)、1,4-苯二甲醇(PTA)和环氧氯丙烷(ECH)等为原料合成了低度支化聚酯环氧树脂(LBPE),并对该环氧改性双酚A环氧树脂,运用热变形温度(HDT)、动态热机械分析(DMA)和示差扫描量热(DSC)技术表征了改性环氧树脂的耐热性能。结果表明:改性环氧树脂固化物的热变形温度、玻璃化转变温度随着LBPE质量分数的增加而上升,而热分解温度略有下降。当LBPE的质量分数为75%时,改性体系的热变形温度、玻璃化转变温度分别为168.5℃和177℃,热分解温度为377℃。

BaTiO_3/环氧树脂/玻璃纤维复合材料介电性能研究

本文运用热压工艺制备了BaTiO3(BT)/环氧树脂/玻璃纤维和BaTiO3/炭黑/环氧树脂/玻璃纤维复合材料,研究了温度、填料含量和交流频率对复合材料的介电性能的影响。结果表明,复合材料的介电常数(rε)和介电损耗(tanδ)随BT体积分数的增加而升高。当BT体积分数为17%时,复合材料在1MHz下的rε和tanδ分别为7.88和0.027。当炭黑的含量为1.0%时,BT含量为17%的复合材料rε和tanδ分别为11.0和0.035。随着频率的升高,复合材料的rε降低,而介电损耗升高。复合材料的rε随温度升高而增加。

拉伸速率对PVDF薄膜介电压电性能的影响

通过单轴拉伸工艺制备了PVDF压电薄膜,运用X射线衍射和FTIR分析技术分析了不同拉伸速率下薄膜的微观结构;并探讨了极化电场对薄膜压电介电性能的影响.结果表明:PVDF经单轴拉伸后,体系中出现了压电性能很强的β相和γ相,而且拉伸速率越高,体系出现的β相和γ相越多.随着极化电场的升高,PVDF压电薄膜的压电应变系数升高,介电常数升高,介电损耗降低.

热处理PZT对PZT/PVDF复材电性能的影响

用高温处理PZT陶瓷粉末与PVDF制成压电复合材料,研究了高温处理PZT对复合材料的微观结构、极化特性、压电和介电性能的影响.结果表明:高温处理PZT制备的复合材料孔隙少,其剩余极化明显提高,提高了复合材料的压电系数和介电常数.

室温磁电材料的制备与性能

室温下具有磁电性能的多铁性材料是近年来研究的热点,分析了室温铁磁电单相材料和复合材料的制备方法及其性能,特别是外延生长、二次烧结和无机/有机复合技术分别对单相铁磁电薄膜、颗粒弥散型以及层状铁磁电复合材料结构与性能的影响。结果表明,通过诱导晶格变形、消除体系杂相,能获得具有强室温磁电性能的单相磁电材料。通过提高磁性颗粒在复合材料中的分散程度,可以明显增强弥散型磁电复合材料的磁电性能。将磁性和铁电材料进行层状复合,选择合适的外场耦合模式,得到了高磁电耦合系数的复合材料。

不同方法测得热固性树脂耐热性能的分析

运用热变形温度(HDT)、示差扫描量热(DSC)和动态热机械分析(DMA)方法对不同热固性树脂固化体系的耐热性能进行了测试,并分析了测试结果差异与其物理机制的关系。结果表明:通过DMA图谱中模量曲线拐点得到的热固性树脂耐热温度,与材料的热变形温度比较吻合。从DMA图谱中得到的玻璃化转变温度比DSC曲线得到的稍低。

AlN/低粘度环氧树脂复合材料的性能研究

通过浇注工艺制备Al/低粘度环氧树脂复合材料,研究了不同AlN含量复合材料的电和热学性能。结果表明,复合材料的介电常数随AlN体积含量增加而升高,介电损耗下降。当AlN体积分数达到46%时,体系的体积和表面电阻率分别为2.67×1015Ω.m和1.04×1014Ω。复合材料的热导率随AlN含量增加而提高,而热膨胀系数下降。当AlN体积分数达到46%时,热导率达到1.14 W.m-1K-1。

低压片状模用结晶不饱和聚酯的合成与分析

研究了低压片状模塑料用结晶不饱和聚酯的合成、贮存及力学性能.研究表明:该聚酯的结晶程度 高,同片状模塑料专用不饱和聚酯树脂的相容性好,适合作低压片状模塑料用增稠剂.

(1-3x)NBT-2xKBT-xBT系无铅压电陶瓷性能研究R&D

通过XRD分析,发现该体系陶瓷都能形成单一的钙钛矿型固溶体,并在0.025≤x≤0.035范围内具有三方和四方共存结构,为该体系的准同型相界。当x=0.035时,陶瓷的压电常数d33达到150 pC/N,平面机电耦合系数kp达到0.297 7,均高于相应两元体系的压电性能。测定了该体系陶瓷材料的介电常数–温度曲线和电滞回线,发现该体系陶瓷的介电温谱都存在两个介电反常峰,分别对应于陶瓷材料的铁电–反铁电和反铁电–顺电相变。同时,该体系陶瓷具有弛豫铁电体性质。

改性氰酸酯基复合材料力学和透波性能研究

利用低介电改性剂对氰酸酯树脂进行改性,制备了石英纤维/改性氰酸酯树脂复合材料,利用SEM表征了树脂及其复合材料的断面,并对改性氰酸酯树脂的耐热性能、力学性能、复合材料的力学性能及透波性能进行了研究.结果表明,改性氰酸酯树脂的玻璃化转变温度达到200℃以上,树脂拉伸破坏表现为韧性断裂,拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别在27MPa、69MPa和148MPa以上;改性氰酸酯树脂和纤维的界面结合良好,复合材料的拉伸强度、弯曲强度和压缩强度分别达到447MPa、461MPa和259MPa以上;在0.5～18GHz范围内,介电常数为3.1～3.3,4mm试样的S21小于-1.6dB.

端异氰酸酯基聚醚接枝环氧树脂的性能研究

合成了端异氰酸酯基聚醚(ITPs)改性双酚A型环氧树脂,通过红外光谱(IR)、动态热机械分析(DMA)研究了ITPs和EP之间的化学反应及改性环氧树脂酸酐固化体系的热性能,并测试了固化体系的力学性能。结果表明:ITPs作为枝链接枝到环氧树脂上。随着加入ITPs质量分率增加,其固化体系的冲击强度和弯曲强度上升,当ITPs含量为10%时,两者达到最大值。动态热机械分析(DMA)结果表明改性环氧树脂固化体系的玻璃化转变温度(Tg)随ITPs的含量增大而降低。当ITPs质量分率大于15%时,过量的ITPs与改性环氧树脂会形成相分离。