乙烯-四氟乙烯共聚物粉末喷涂影响因素研究

分析了乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)喷涂用树脂的基础性能,研究通过破碎、分级得到目标粒径范围内满足喷涂用ETFE树脂粉末,在试制工件表面喷涂,并对喷涂样品测试评价。结果表明,ETFE树脂易破碎,可通过破碎工序得到小颗粒树脂,再通过分级工艺达到适合的粒径分布,大大提升了产品的利用率;MFR与熔点的差异对ETFE喷涂树脂的耐受性差异不明显,聚合工艺对其影响较大,其中溶剂相法制备的ETFE耐酸碱盐性能更佳。

低氟析出宇航用交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘电线电缆的研制与应用

普通宇航用交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘电线、电缆(C55导线)存在氟析出量高的缺点,严重限制了其在航天器载人或密闭舱室中的应用。为有效降低空间站用导线的氟析出量,研究了低氟材料加工工艺,设计开发了具有低氟析出特点的宇航用交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘电线电缆,并通过试验对其常规性能、极限性能、氟析出、寿命等性能进行了验证。结果表明,研制的具有低氟析出特点的C55/LF导线的常规性能指标、极限性能与普通C55产品相当。寿命评估试验表明样品有很宽的使用温度范围,能够满足航天器、空间站以及其他宇航设备上对线缆的寿命要求。通过在中国空间站的实际在轨运行验证表明,该导线满足设计目标要求。

辐照吸收剂量对交联乙烯-四氟乙烯共聚物绝缘材料性能的影响

本工作研究了辐照吸收剂量对交联乙烯-四氟乙烯共聚物(XETFE)绝缘材料和XETFE电线性能的影响。辐照交联后,XETFE绝缘材料的断裂伸长率和结晶度显著降低,热稳定性显著提高;测量了不同辐照吸收剂量对XETFE电线交联度的影响,当辐照吸收剂量小于120 kGy时,XETFE电线交联程度不够,交联度测试不通过。研究发现,可以通过热失重方法测试XETFE绝缘材料的热稳定性能辅助推测其交联程度。

乙烯-四氟乙烯共聚物平均分子量及其分布的动态流变法测定

针对溶液法测定乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)平均分子量及其分布的困难,文中建立了由动态流变法测定ETFE平均分子量及其分布的改进方法。采用Carreau-Yasuda方程拟合复数黏度与频率(ω)的关系,得到零剪切黏度并计算分子量。采用广义Maxwell模型拟合动态模量与ω的关系,得到平台模量G0N;根据粘弹理论,建立了由G0N计算-Mw-ω关联系数K2(K2=12π2×K1G0N)的新方法。由于实验仪器频率范围的限制,由动态模量-ω关系得到的分子量分布偏窄,由动态模量计算得到的重均分子量与由复数黏度得到的重均分子量之间存在一定偏差。

基于平面裁切的三角形乙烯-四氟乙烯气枕成形试验及数值模拟

基于平面裁切的设计方法，制作了边长为2．5m的正三角形乙烯-四氟乙烯（ETFE）气枕模型，结合自动压力控制、三维摄影测量、激光测量等技术对ETFE气枕进行充气成形试验和测量分析．ETFE气枕经历了0～2kPa的充气加压，压力为2kPa、时间为24h的黏弹性徐变，放气至0kPa、时间为24h的徐变恢复等一体化流程．得到了各状态下的气枕内压值、上膜面整体形态和下膜面矢高值，并基于膜面形态计算出应力分布．通过与充气加压过程的几何非线性有限元分析结果进行比较分析，揭示了ETFE薄膜经历弹性变形、黏弹性徐变、徐变恢复等过程时的深刻力学性能与行为．试验结果验证了基于平面裁切的成形设计方法的可行性，对ETFE气枕结构的推广和应用具有较高价值．

乙烯-四氟乙烯共聚物的非等温结晶行为

采用差示扫描量热仪和偏光显微镜对乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)的非等温结晶行为进行了研究,并用莫志深法和Kissinger法研究了结晶动力学。结果表明,随着降温速率的增大,ETFE的结晶温度逐渐下降,结晶温度范围变宽;ETFE的结晶过程分三阶段进行,分别为成核阶段、由晶核生成球晶阶段和球晶碰撞并生长阶段;ETFE的非等温结晶活化能随着共聚物中C2F4组分的增加而增加。

乙烯-四氟乙烯共聚物结构和性能研究进展

介绍了乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚物分子结构和凝聚态结构的研究进展,表明ETFE是以乙烯、四氟乙烯交替结构为主的含氟共聚物;ETFE结晶结构受乙烯、四氟乙烯配比、第3单体种类和含量、温度和取向等的影响。简述了ETFE的热学和力学性能,引入第3单体是提高ETFE高温力学性能的重要途径。

乙烯-四氟乙烯共聚物的辐照交联及辐照敏化剂研究

简述了高分子辐照加工及其影响因素,详细综述了乙烯-四氟乙烯共聚物(F40)辐照交联研究,同时归类分析了F40辐照交联的辐照敏化剂合成及开发研究,并对F40的辐照交联开发做了相应的展望。

火焰喷涂乙烯-四氟乙烯共聚物/纳米SiO_2涂层的热行为

采用火焰喷涂法制备了乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)/纳米SiO2复合涂层,采用红外光谱仪、差示扫描量热仪(DSC)对复合涂层的结构、非等温结晶过程、熔融行为进行分析。红外光谱分析表明,ETFE及ETFE/纳米SiO2粉末在火焰喷涂过程中没有发生氧化或降解反应,表明火焰喷涂法适宜制备ETFE及ETFE/纳米SiO2复合涂层;DSC分析结果表明,纳米SiO2粒子的加入提高了复合涂层的结晶速率,结晶温度略有提高,而且使复合涂层的熔融峰温度高于纯ETFE涂层。结果表明,纳米SiO2粒子具有成核剂的作用,诱导ETFE大分子结晶,使其结晶能力及结晶的完善程度提高。

电子束辐照乙烯-四氟乙烯共聚物的化学稳定性

采用剂量率为20 k Gy/h的电子束在空气氛围中对乙烯-四氟乙烯共聚物(Ethylene tetra-fluoro-ethylenecopolymer,ETFE)片材进行辐照,剂量范围0–1600 k Gy,研究了ETFE片材在低剂量率电子束辐照下的化学稳定性。通过机械性能、红外光谱、拉曼光谱和扫描量热仪(DSC)等对辐照前后的样品进行了测试和表征。机械性能测试结果表明,随着吸收剂量的增加,断裂伸长率和断裂强度在0–200 k Gy内缓慢下降,超过400 k Gy则急剧下降;红外光谱分析表明,随着吸收剂量的增加,羰基指数增加,样品表面氧化程度严重;拉曼光谱分析结果显示低剂量率电子束的辐照破坏了ETFE分子链结构的对称性;DSC测试结果表明,随着吸收剂量的增加,ETFE的结晶度和熔点逐渐下降,结晶度从43.2%下降到12.6%,熔点从261.3℃下降到233.3℃。

乙烯-四氟乙烯共聚纤维的性能

为实现乙烯-四氟乙烯(ETFE)共聚纤维工业规模开发,通过熔融纺丝法制备了ETFE共聚初生纤维,并将初生纤维在150℃条件下通过电子拉伸试验机进行定长拉伸,得到拉伸比为100%和200%的纤维。利用热重分析仪、差示扫描量热分析仪、X射线衍射仪、动态热机械分析仪和电子拉伸机等分别测试了纤维的热性能、结晶结构、力学性能。测试得出:ETFE共聚热分解温度约为477℃;不同拉伸倍率纤维的熔融温度均保持在259℃左右;拉伸200%纤维断裂强度约为160 MPa,是初生纤维的3倍。结果表明:随拉伸倍率的提高,ETFE共聚纤维玻璃化转变温度提高9℃,结晶度和晶区取向度分别提高了10.2%和5.5%;经浓硫酸、氢氧化钠溶液、丙酮和次氯酸钠试剂处理后各纤维断裂强度均无明显变化,表现出良好的耐化学试剂性能。

乙烯-四氟乙烯共聚物织物的制备及其性能

为开发可用于苛刻环境下的工业用织物,以自制乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)长丝为原料,通过加捻、合股工艺制备出织造所需的ETFE纱线,利用半自动织机成功将其织成平纹织物,所得织物幅宽为(300±2)mm,厚度为0.397 mm。利用万能拉伸机、织物透气量仪、平板式保温仪和织物耐磨仪等对纱线及其织物进行性能表征。结果表明:ETFE织物透气率为562.1 mm/s,保温率为6.77%;ETFE织物具有优异的力学性能,其经向抗拉强度约为29.8 MPa,纬向强度为19.7 MPa,低于经向;热定型处理后,ETFE织物的热收缩率明显改善,150℃以下无明显收缩,在200℃仅为6%;在经过90℃的浓硫酸和氢氧化钠溶液处理后断裂强度均无明显变化,表现出良好的耐酸碱腐蚀性,有望用作苛刻环境下的工业用布。

乙烯-四氟乙烯薄膜徐变特性的试验分析

对12组250μm厚的乙烯-四氟乙烯(ETFE)薄膜在40~80℃时进行了不同温度和应力下的徐变试验.对试验数据进行对数拟合,分析了拟合参数随试验条件的变化规律,得出考虑加载应力和温度的函数关系式,用以描述ETFE薄膜在不同温度和应力下的徐变性能.该函数关系式对后续分析ETFE薄膜力学性能和长期荷载作用下的结构性能有重要作用.试验和分析结果表明,ETFE薄膜的徐变量随加载应力的增大和温度的升高而明显增大,且呈非线性关系;温度小于40℃且应力小于6MPa时,材料的徐变量较小且增加缓慢;40℃以上或较高应力状态下,徐变显著.

乙烯-四氟乙烯薄膜循环拉伸的黏弹塑性本构模型

对250μm厚乙烯-四氟乙烯(Ethylene-Tetra-Fluoro-Ethylene,ETFE)薄膜进行了单轴循环拉伸试验,通过试验得出ETFE薄膜的应力应变曲线,基于宏观现象和各向同性材料小应变假设,推导了适用于ETFE薄膜单轴循环拉伸第1次加载和卸载的本构方程,编写了采用两步法确定本构方程中参数的程序,利用程序模拟了ETFE薄膜在循环拉伸状态下第1次加载和卸载的应力应变关系.通过与试验得到的应力应变关系对比分析,验证了该本构方程和程序的正确性.提出的ETFE薄膜的本构方程可以较为准确地预测ETFE材料的应力应变关系,为ETFE薄膜结构的分析和计算提供参考.

真空紫外辐照对交联乙烯-四氟乙烯线缆的影响

以航天器舱外用交联乙烯-四氟乙烯共聚物(X-ETFE)线缆为试验对象,采用5倍加速因子对XETFE线缆累计进行了8000等效太阳小时(ESH)真空紫外(VUV)辐照,并通过极限耐电压、绝缘材料电阻测试分析X-ETFE线缆电性能,采用FTIR和SEM表征X-ETFE材料分子结构和微观形貌,以此研究不同VUV辐照时间对X-ETFE线缆的影响。试验结果表明,随着VUV辐照时间的增加,材料表面累积了碳而发生暗化,线缆外观颜色逐渐变为深棕色;X-ETFE线缆的极限耐压和绝缘电阻呈总体下降趋势,但整体电性能水平未发生本质变化;X-ETFE材料在1628 cm^(−1)处的吸收峰逐步增大,说明X-ETFE材料分子链中的−C=C−自由基团随辐照时间而增多,致使材料表面出现了微裂纹现象。

乙烯-四氟乙烯共聚物中空纤维膜的制备及性能

以乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)为成膜聚合物,邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为增塑剂,水溶性及非水溶性致孔剂组成复合致孔剂,首次采用熔融纺丝-拉伸法制备了ETFE中空纤维膜,通过对其孔隙率、截留率、渗透性能、力学性能及耐酸碱性能进行表征,研究了不同后拉伸倍数对膜结构及性能的影响。结果表明,ETFE中空纤维膜横截面呈蜂窝状孔结构,随后拉伸倍数增加,膜表面逐渐呈现明显的界面孔,渗透通量、孔隙率及断裂强度明显增加,断裂伸长率及直接耐晒黑G(DB19)染料截留率下降。经质量分数为30%的氢氧化钠溶液及30%的硫酸溶液处理10d后,膜断裂强度保持率在84%以上,表现出优良的耐强酸碱性。

转矩流变仪研究乙烯-四氟乙烯共聚物的加工性能

利用转矩流变仪研究了乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)树脂加工过程中的相关参数,并求解了熔体的流动活化能。结果表明:整个ETFE树脂随时间变化的扭矩流变曲线大体可分为四个区;转子转速越高,熔体流动稳定时对应扭矩和温度越高,对应的流动活化能越低。混炼机温度越高,熔体流动稳定时对应扭矩越低,且熔体温度越接近于混炼机温度,并求得平均活化能为30.549 k J/mol。

交联乙烯-四氟乙烯共聚物氟化物逸出的影响因素研究

从基体材料选择、交联剂种类、辐照剂量、后处理4个方面研究了交联乙烯-四氟乙烯绝缘材料氟化物逸出的影响因素,优化了材料配方和加工工艺。结果表明:采用熔融指数为33.0的乙烯-四氟乙烯三元共聚物作为基体材料,以三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯作为交联剂,并对交联后的材料进行热处理,绝缘材料氟化物逸出量降低至180×10-6。

辐照过程对交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆的影响

交联乙烯-四氟乙烯(X-ETFE)绝缘线缆具有质量轻、耐辐照、机械性能和电气性能俱佳的特点,随着我国航空航天技术的迅速发展,交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆因其优异的性能在航空航天、武器装备等领域也得到广泛应用。为了探究辐照过程与交联乙烯-四氟乙烯绝缘线缆性能之间的关系,将通过对不同的辐照剂量对于交联乙烯-四氟乙烯电缆的影响规律进行研究,分别从宏观力学性能和微观结构变化、熔融与结晶变化等方面进行深入探讨分析,优化电缆的辐照加工工艺,从而提高电缆本身的力学性能和高温性能,更有利于适应航空航天严苛的使用环境。

辐照乙烯-四氟乙烯共聚物的热老化性能

对吸收剂量为60 kGy、120 kGy和180 kGy的乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)样品进行270℃热老化处理,通过残炭率、热延伸、拉伸性能、体积电阻率和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对热老化不同时间的样品进行测试和表征。结果表明:随着吸收剂量的增大,样品残炭率逐渐增大,热延伸逐渐减小,断裂拉伸应变呈现下降趋势,吸收剂量为120 kGy时,材料交联度最高;随着热老化时间延长,样品的拉伸强度和断裂拉伸应变均呈下降趋势,体积电阻率也呈下降趋势,在吸收剂量为120 kGy时ETFE体积电阻率最高,绝缘性能最优;FTIR表明辐射交联ETFE材料的非晶组分随热老化时间延长而先增加后降低。