增强聚氨酯泡沫复合材料耐深水性能的研究

制备出一种空心微珠增强聚氨酯泡沫复合材料。探讨了微珠含量和水压对该材料吸水性能的影响,结果表明水压对该材料的吸水性影响显著,材料在4 MPa的水压下吸水率最高达40%。在相同压力下,保留材料表皮及在表面覆盖涂层可以大大减少水的渗透。测定了材料在7 MPa静水压力下三维方向上的应变值。在逐步加压的过程中获得了材料的压力应变曲线。结果表明材料在加压过程中表现出较好的尺寸稳定性,最大体积收缩率仅为0.84%。

机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能

为进一步改善机织间隔织物增强聚氨酯泡沫复合材料的吸声性能,以不同质量分数的竹粉为填料加入间隔织物增强聚氨酯泡沫中,进行吸声性能测试并优化设计,研究了复合材料的空腔厚度、穿孔率以及二者相结合对吸声性能的影响。结果表明:在复合材料中加入竹粉质量分数为0.5%的吸声性能最好;空腔厚度越大,吸声峰值越向低频方向移动,且吸声频带越来越窄;穿孔率越大,吸声峰值越大,吸声峰值随穿孔率增加整体向高频方向移动,吸声频带越来越宽;穿孔率越大,达到吸收峰值所需的空腔越小,空腔厚度越大,所需穿孔率越小,穿孔与空腔相结合可以改善复合材料吸声效果。

织物增强复合材料的电热驱动形状记忆回复行为

为研究不同结构参数织物增强形状记忆复合材料(SMPCs)的力学行为、热驱动和电驱动下形状回复行为及回复力大小,以连续碳纤维(CCF)、形状记忆聚氨酯(SMPU)为原料,利用双螺杆挤出机制备芯壳结构复合长丝,将其作为经纱和纬纱,织造单纬、双纬、三纬3种复合织物,利用平板硫化机热压成SMPCs,测试并分析3种SMPCs的动态热力学性能、热驱动和电驱动形状记忆行为及回复力大小。结果表明:3种SMPCs的储能模量分别是SMPU的2.20、3.27、4.53倍,三纬SMPCs的储能模量最大;3种SMPCs的形状回复率可达98%以上,热驱动下,温度越高,回复时间越短;电驱动下,驱动电压在3~6 V范围内时,电压越大,回复时间越短,可实现低压快速响应;回复力随纬纱根数的增加而增大,最高可达1.8 N,是试样重力的75.9倍。

基于光谱学分析的硬质聚氨酯泡沫/钢渣/次磷酸铝复合材料阻燃机理研究

硬质聚氨酯泡沫(RPUF)的优异性能使其在各领域被广泛应用,但本身的易燃性为其在应用过程中埋下了巨大的安全隐患。钢渣(SS)作为提炼铁精矿后排放的固体废弃物,因其综合利用效率低下而造成一系列环境污染问题。为提高RPUF火灾安全性和钢渣的附加值,将SS和次磷酸铝(AHP)引入到RPUF中,采用一步全水发泡法,制备一系列阻燃RPUF(FR-RPUF)复合材料。利用射线荧光光谱分析(XRF)探究了SS的化学成分,并系统研究了SS/AHP对FR-RPUF复合材料的微观形貌、热稳定性、阻燃性能以及气相产物的影响。XRF测试表明:钢渣的化学成分主要是CaO、SiO_(2)、Al_(2)O_(3)、Fe_(2)O_(3)、SO_(3)、MgO,以上金属氧化物能够作为协效剂促进聚合物成炭,并覆盖在材料表面阻隔燃烧热,在凝聚相达到阻燃目的。扫描电镜(SEM)测试表明:SS/AHP与RPUF基体的相容性较差导致FR-RPUF的泡孔出现不同程度的破损。阻燃测试表明:RPUF-1、RPUF-4、RPUF-5的极限氧指数分别为24.2 vol%、23.4 vol%、19.7 vol%,说明SS和AHP存在一定的协效阻燃作用,且RPUF/SS/AHP复合材料全部通过UL-94 V-0级别,满足外墙保温材料使用要求。热重-红外分析(TG-FTIR)测试表明:SS/AHP并未改变RPUF的降解过程,气相产物主要为碳氢化合物、羰基化合物、氨基甲酸酯、CO_(2)、异氰酸酯化合物、芳香族化合物、氰化氢、羰基化合物和酯类。对典型挥发性产物进一步分析发现,AHP和SS的加入促进RPUF基体早期降解。拉曼测试表明:当SS/AHP加入到RPUF后,RPUF-4的D峰与G峰的峰面积比(I_(D)/I_(G))值最小,表明SS/AHP的加入提高了FR-RPUF复合材料炭渣的致密性、石墨化程度。结合上述分析提出阻燃机理:首先AHP吸热分解,降低了火焰周围的温度,其分解的PO·自由基捕获游离的HO·抑制连锁反应,分解产生的焦磷酸铝与炭渣覆盖在基体表面,抑制了火焰和可燃气体的扩散。AHP分解产生的PH3遇氧气生成酸性物质(磷酸和聚磷酸),促进了RPUF脱水成炭,并且钢渣中的矿物成分会与磷酸或聚磷酸反应,形成致密炭层,与AHP共同发挥协效阻燃作用。研究为SS和AHP复配阻燃硬质聚氨酯泡沫材料提供理论依据和实验基础。

泡沫填充碳纤维增强复合材料方形蜂窝夹芯准静态压缩特性

提出了一种碳纤维增强复合材料(CFRP)方形蜂窝中内嵌聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)泡沫材料的新型轻质夹芯结构并实现了夹芯结构的制备。通过准静态压缩试验和数值模拟研究了不同几何参数夹芯的准静态压缩性能,结果表明:当夹芯栅格间距较小时,夹芯中方形蜂窝的破坏模式主要为脆性断裂破坏,随着栅格间距的不断增大,夹芯结构稳定性逐渐降低,因此夹芯失效模式转变为屈曲失稳。内嵌PMI泡沫后,方形蜂窝夹芯的压缩特性得到了显著改善,其压缩强度增大,能量吸收效率提高;随着内嵌泡沫密度的增大,夹芯的压缩强度和比能量吸收量均呈现出增大的趋势。研究结果可以为抗冲击类夹层结构夹芯的创新性设计提供思路和参考。

硬质聚氨酯泡沫/EG/MPP复合材料的制备及阻燃性能

将三聚氰胺聚磷酸盐(MPP)与可膨胀石墨(EG)进行复配,并采用一步法全水发泡法制备了硬质聚氨酯泡沫/可膨胀石墨/三聚氰胺聚磷酸盐(RPUF/EG/MPP)复合材料。在此基础上,采用热重分析(TG)、阻燃测试、微型量热(MCC)、扫描电镜(SEM)系统研究RPUF/EG/MPP复合材料的热稳定性、阻燃性、燃烧特性和炭渣微观形貌。研究表明,EG和MPP的加入可以明显提高RPUF/EG/MPP复合材料的热稳定性,40.6份MPP和20.3份EG的加入使得RPUF-2在800℃时,残炭率高达31.7%。阻燃测试表明,MPP和EG之间存在协效阻燃作用,其最大极限氧指数可达29.9%。微型量热测试表明,MPP和EG的加入可以有效降低RPUF复合材料燃烧过程中的热释放,提升其火灾安全性能。

聚氨酯泡沫填充的碳纤维增强复合材料锥管吸能性能数值模拟及试验验证

提出了一种新型的碳纤维增强复合材料(CFRP)填充聚氨酯(PU)泡沫的汽车前部吸能结构,通过材料性能试验获得了PU泡沫、CFRP复合材料的力学性能参数及PU泡沫填充的CFRP锥管的准静态压缩吸能结果。应用LS-DYNA进行复合材料准静态压溃仿真分析,仿真结果与试验结果吻合较好,验证了复合材料填充结构有限元模型和材料模型的正确性,并且发现泡沫填充的CFRP锥管具有良好的吸能性能,填充结构比吸能高于两种材料单独使用时的比吸能之和。

碳点/聚氨酯泡沫复合材料的制备及性能研究

以碳点(CDs)水热合成产物为发泡剂,经原位发泡制备碳点/聚氨酯泡沫(CDs/PUF)复合材料。通过对泡沫微观结构表征及宏观性能的测试分析,研究不同含量CDs溶液对发泡过程、泡沫结构及性能的影响。结果表明:CDs与聚氨酯泡沫基体通过化学键结合,扰乱了大分子链的有序排列,加速了发泡过程中的凝胶反应,同时CDs作为异相成核剂,增加了单位体积内的泡孔数量,孔径分布均匀,泡孔结构完整性增强,孔壁厚度增加,开孔率降低;复合材料压缩强度最大提高113%,耐热性能得到改善。CDs在复合材料中分散良好,荧光特性得以很好地保留,随着CDs含量增加,复合材料荧光强度增强,绝对荧光量子产率最高达19.92%。

热膨胀微球增强剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的力学性能

使用热膨胀微球和水为发泡剂制备剪切增稠胶增强聚氨酯泡沫。采用正交实验法选取了制备剪切增稠胶/聚氨酯泡沫复合材料的最佳工艺。研究了热膨胀微球含量对剪切增稠胶/聚氨酯泡沫的密度、压缩强度、静态吸能量等力学性能的影响。研究结果表明,130℃下剪切增稠胶质量分数为15%,异氰酸酯指数为0.9,热膨胀微球质量分数为3%时制备的泡沫性能最佳。另外,热膨胀微球的加入会使体系的黏度发生变化,影响发泡效果。添加热膨胀微球不仅使泡沫的密度减小,而且使泡沫的压缩强度和静态吸能量增大。利用热膨胀微球可制备出轻质的吸能材料。

基于纳米氮化硼-聚氨酯/玻纤三维骨架的环氧导热复合材料性能研究

纤维增强环氧树脂比重小,比强度高,固化收缩率低,耐腐蚀性能优异,被广泛应用于航空航天等领域。受到特殊加工工艺和电子电力行业散热需求的影响,产品对材料导热性能的要求日益严格。本研究以阻燃聚氨酯开孔泡沫(PUF)为模板,在其中引入纳米氮化硼(BNNS)进行改性,并采用浸渍-热压成型法制得低填充氮化硼-聚氨酯/玻纤/环氧导热复合材料,以研究不同BNNS用量对复合材料热性能和电气性能的影响。结果表明,BNNS原位生长在PUF的三维骨架表面,随着BNNS用量的增加,复合材料的热性能显著提高。当氮化硼纳米片含量为1vol%时,复合材料热导率可达0.53 W/(m·K),提高了103%,同时其线膨胀系数降低了77.6%。当BNNS含量为0.5vol%时,复合材料玻璃化转变温度提升了13.5℃,并具有最佳的热稳定性和力学性能。此外,得益于氮化硼自身优异的绝缘性,复合材料的体积电阻率提升至7.2×10^(15)Ω·cm,且耐电弧性能也有明显提升。

SiC_P增强泡沫铝基复合材料制备工艺及润湿性研究

对采用熔体发泡法直接制备碳化硅颗粒增强泡沫铝基复合材料进行了探索 ,讨论了制备过程中SiCP 与铝液间的润湿性、发泡工艺参数与温度控制等对制备工艺的影响。表明该工艺简单 ,易于操作 ,不需任何增粘措施 ,处理后的SiCP 浸润性好且分布均匀 。

玻纤增强复合材料电杆及横担用聚氨酯树脂合成及性能

通过分子结构设计合成出改性聚氨酯树脂,其材料表现良好的力学性能、电气绝缘性、耐腐蚀性和紫外老化性。改性聚氨酯树脂材料的拉伸断裂强度和弯曲强度分别为58.4 MPa和101.2 MPa;表面电阻率和体积电阻率分别为9.68×1015Ω和2.60×1016Ω·cm;材料经高温化学介质腐蚀和紫外光线辐射后,模量损失率均低于13%,这些数值均优于传统环氧和不饱和聚酯树脂材料。相应材质电力复合材料杆塔和横担已投入示范线路运行,积累相关运行参数。

Al_2O_3颗粒增强聚氨酯基复合材料耐磨性研究

本文研究了Al2 O3颗粒增强聚氨酯基复合材料在浆料冲蚀下的耐磨性。结果表明 ,复合材料的耐磨性随着Al2 O3颗粒含量的增加先升高 ,达到一个峰值后 ,开始下降。在一定Al2 O3颗粒含量下 ,复合材料的耐磨性好于纯聚氨酯弹性体。这是由于复合材料中的Al2 O3颗粒硬度高 ,可以抵抗浆料的冲蚀磨损 ,保护周围和下层的基体组织。Al2 O3颗粒与基体界面的结合强度对复合材料耐磨性有明显的影响。用KH5 5 0处理的复合材料的界面结合强度比用KH5 6 0处理的好 ,所以耐磨性更好。

玻化微珠-聚氨酯泡沫复合材料的制备与表征

将耐火的无机玻化微珠与阻燃化的聚氨酯进行原位复合,制备具有良好保温效果和阻燃性能的墙体保温材料;通过扫描电镜(SEM)、氧指数和力学性能评价,探究玻化微珠粒径和聚醚种类对泡沫复合材料结构和性能的影响。结果表明,玻化微珠粒径会明显改变复合材料的泡孔结构,强重比和氧指数呈逐渐增加趋势;不同种类聚醚多元醇因为相对分子质量和官能度的差别,对聚氨酯发泡的反应特性、复合材料的成型特性、泡沫结构和性能都会产生影响。

泡沫铝-聚氨酯复合材料的厚度对其缓冲性能的影响

采用泡沫铝填充量(体积分数)为12.15%的泡沫铝-聚氨酯复合材料,在7 800g的冲击加速度下,建立了3种厚度分别为6,8,12 mm的泡沫铝-聚氨酯的缓冲模型,用Ansys对各缓冲模型进行了应力分析,得到了各模型的变形情况,分析了不同厚度的缓冲模型的冲击吸振性能。结果表明:在一定厚度范围内,厚度越大,泡沫铝-聚氨酯复合结构模型受到冲击时产生的最大应力越大,最大变形量也越大。

炭黑/聚氨酯泡沫导电复合材料的开发

制备了以聚氨酯软泡为基体的炭黑 /聚氨酯泡沫导电复合材料 ,研究了炭黑的用量及交联剂、扩链剂、偶联剂等助剂对复合材料电学及力学性能的影响。

泡沫SiC颗粒增强铝基复合材料的制备工艺和拉伸强度

介绍了一种新的泡沫金属材料—泡沫 Si C颗粒增强铝基复合材料 ,泡沫的孔隙率为 6 0 %～ 85 %。用 Ti H2 作发泡剂 ,采用直接发泡工艺制备。由于复合材料熔体自身粘度较大 ,不需要采用任何增粘措施 ,发泡工艺简单 ,易于操作。该泡沫材料比普通泡沫铝或铝合金具有更高的抗拉。

植物纤维填充聚氨酯泡沫复合材料的研究进展

综述了近年来植物纤维填充聚氨酯泡沫复合材料的研究进展。植物纤维种类包括麻纤维、木纤维/木粉、木质素纤维、纤维素纤维以及其他植物纤维;纤维的形态有粉粒、短切纤维和纤维织物;纤维的尺寸最小可达到纳米级。针对不同用途及不同种类的植物纤维填充聚氨酯泡沫复合材料在力学、物理、生物降解和热性能方面与传统聚氨酯泡沫相比具有很大改善,也指出了这类新型复合材料今后研究的方向。

Z向增强泡沫夹层结构复合材料

从应用领域、制造工艺及力学性能等方面论述了国内外关于Z向增强泡沫夹层结构复合材料的研究成果。研究了其开发研制和应用中的主要问题,并对此材料力学性能研究前景作出了预测。

磷/溴单分子阻燃硬质聚氨酯泡沫复合材料制备及阻燃性能

将磷/溴单分子阻燃剂1,3,5-三(5,5-二溴甲基-1,3-二氧杂己内磷酰氧基)苯(FR)作用于硬质聚氨酯泡沫,制备出阻燃复合材料(FR/RPUF),利用极限氧指数、水平燃烧、锥形量热研究FR对硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能及火灾燃烧性能的影响。结果发现:当FR添加量为15%时,阻燃聚氨酯泡沫的LOI达到24.1%,水平燃烧达到HF-1级,热释放速率平均值、热释放速率峰值、有效燃烧热及一氧化碳平均释放量分别降低78.7%、78.4%、57.1%和32.2%,硬质聚氨酯泡沫材料火灾危险性大幅度降低。