新型碳纤维复合材料纸节省了树木

在加州Anaheim举办的美国2003年复合材料展览会和美国复合材料制造商协会(AMCA)会议上，CFRP手提琴创造了优美的音乐，并赢得了“最佳演出”的殊荣。

PBO纤维纸基复合材料的热老化及高温力学性能研究

本研究采用湿法成形技术制备了聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纸,将其浸渍聚酰亚胺(PI)树脂后,得到PBO纤维纸基复合材料(PBO/PI),随后对PBO/PI进行300℃的老化,并在300℃下测试了其拉伸性能。将PBO/PI与模拟蜂窝格壁的间位芳纶浸渍纸(PMIA/PI)进行对比,分析了老化和高温对PBO/PI和PMIA/PI力学性能的影响。结果表明,在300℃的高温老化下,由于材料微裂纹的产生及扩展,二者拉伸强度均呈下降趋势,但老化前后PBO/PI的强度均比PMIA/PI更强。动态力学性能显示,老化前后PBO/PI的储能模量大于PMIA/PI的储能模量,说明PBO/PI的刚性比PMIA/PI大,在高温下仍不易发生变形。在300℃的高温拉伸测试下,PBO/PI的拉伸强度和保持率均比PMIA/PI要高。PBO/PI在常温及300℃高温下的力学性能均优于PMIA/PI,PBO纤维制备的复合材料可用于需要高的抗变形和热稳定性的承重结构和蜂窝部件中。

碳纳米管纸基复合材料的制备及电磁屏蔽性能研究

本研究以间位芳纶纤维、浆粕为基体,单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)为填料,采用造纸湿法成形技术,制备了间位芳纶/单壁碳纳米管纸基复合材料(SP)和间位芳纶/多壁碳纳米管纸基复合材料(MP)。探讨了碳纳米管含量和种类对碳纳米管纸基复合材料导电性能、介电性能、电磁屏蔽效能的影响,并分析了碳纳米管纸基复合材料与电磁波的相互作用。结果表明,SP的表面电导率和体积电导率的逾渗阈值均为0.16%,MP的表面和体积电导率的逾渗阈值分别为0.37%和0.93%。碳纳米管含量相同时,SP比MP具有更高的电导率、介电常数实部、介电损耗和电磁波吸收率,其中SP在8~12 GHz的频率下(厚度0.15 mm)具有27 dB的电磁屏蔽效能。

纸基复合材料在电力电缆中的应用

随着电力系统的不断发展,对电力电缆的性能要求越来越高。纸基复合材料作为一类高性能材料,凭借其独特的结构和优越性能,在电力电缆领域展现出巨大应用潜力,为提升电缆性能和安全可靠性提供了新途径。纸基复合材料具有耐高温、高强度、良好绝缘性等特性,在电力电缆中具有增强机械强度、优化绝缘性能、降低阻燃风险及提升环境适应力的应用优势;进一步探讨了纸基复合材料作为低压电缆绝缘层、中压电缆屏蔽层、高压电缆绝缘添加剂及海底电缆保护层的具体应用。研究表明:纸基复合材料正逐步成为电力电缆制造中不可或缺的组成部分,其持续的研发与创新将进一步推动电缆技术进步,满足未来电网建设对电缆材料提出的更高要求。

竹纤维绝缘纸/环氧复合材料的制备与性能分析

为解决我国绝缘木浆高度依赖进口、优质木材纤维资源短缺等问题,实现高压套管用绝缘纸的自主化生产,对竹浆纸及其环氧复合材料的电热力性能开展研究。首先对竹浆依次添加盐酸及醋酸镁进行纯化处理,研究纯化处理方式对纸张理化性能的影响;然后制备环氧/竹浆纸复合材料,测量其电学和热学性能,并与现有环氧/绝缘木浆纸复合材料进行对比。结果表明,纯化处理能降低竹浆纸中的灰分含量,增强纤维间的结合力,提高纸张的绝缘性能与机械性能,其中盐酸配合镁盐的纯化处理工艺能够进一步降低浆料挤出液的电导率,有效减少介电损耗。纯化处理能有效提高环氧/竹浆纸复合材料的玻璃化转变温度、介电性能与击穿强度,使其电学和热学性能接近甚至优于环氧/绝缘木浆纸复合材料。研究结果为落实国家“双碳”目标,推动我国电气工程基础材料自主化研发提供方法和途径。

单壁碳纳米管/芳纶纸基复合材料的电磁性能研究

采用造纸湿法成形技术制备了一种单壁碳纳米管(SWCNT)/芳纶纤维(AFs)纸基复合材料(PBCs)。研究了SWCNT添加量对PBCs导电性能和介电性能的影响;基于PBCs复介电常数,仿真模拟了8-12GHz蜂窝结构的反射率,并与实测值进行对比。结果表明,SWCNT在极低载量下即可实现对PBCs电导率和复介电常数的宽范围调控,是一种有潜力的电磁波吸收材料。

高强高模聚乙烯纤维纸基复合材料的制备及性能

以高强高模聚乙烯(UHMWPE)短纤维和针叶木浆为原料,通过湿法成型技术结合树脂浸渍热压方法制备了UHMWPE纤维纸基复合材料,研究了原纸制备工艺和浸渍热压工艺对UHMWPE纤维纸基复合材料性能的影响。结果表明,当UHMWPE纤维与针叶木浆质量比为7∶3、针叶木浆打浆度为58°SR、酚醛树脂水溶液质量分数为10%、上胶量为44%、热压工艺为15 min、10 MPa、130℃时,制得的UHMWPE纤维纸基复合材料性能较好。当原纸经过浸渍热压后,所制备的UHMWPE纤维纸基复合材料抗张指数为59.11 N·m/g,与原纸相比抗张指数提高了6.9倍,表面变得更光滑,同时具有较低的介电常数(约1.97)、介质损耗因数(0.45×10^(–2))和较好的热稳定性。

芳纶纸基复合材料的研究进展

综述了芳纶纸基复合材料的研究进展以及应用前景,提出了该材料国产化面临的技术问题。

环氧/纸复合材料直流耐压寿命模型的估计方法

针对适用于干式套管的环氧/纸复合材料的绝缘耐压性能进行了研究。首先运用蒙特卡 罗仿真方法对耐压试验方法的选择进行研究,分析并对比不同参数估计方法、不同大小样本、无 截尾耐压试验和截尾耐压试验下各种参数估计方法的误差,建议选用截尾耐压试验方法进行试验, 采用加权最小二乘法进行参数估计。然后,对环氧/纸复合材料的长期绝缘性能 耐压特性进行 试验研究。试验结果表明,环氧/纸复合材料试样的耐压试验结果符合 Weibull分布,该文建立的 环氧/纸复合材料的寿命模型可为套管绝缘材料结构设计提供技术支持。

不同长径比PET纤维对纸基复合材料强度性能的影响

采用不同长径比的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维与棉浆纤维混合成形,通过水相复配,利用氢键作用和机械交织力制备纸基复合材料。借助PET纤维的刚性和优异的力学性能增强纸基复合材料的强度性能。结果表明,在不同长径比PET纤维中,PET-c的屈服强度最高,为300.99MPa,其长径比为392.16,近似为棉浆纤维长径比的10倍;PET纤维对纸基复合材料的强度性能有明显提升作用,其中当PET-c的用量为10%时,纸基复合材料的撕裂度、抗张强度、耐折度分别提高42.11%、31.05%、21.85%。纸张拉伸或耐折断裂面扫描电子显微镜(SEM)图显示,PET纤维没有发生断裂或折断,而是被抽出或弯折,表明在受到外力破坏时,PET纤维能够增强纸基复合材料的强度,对纸基复合材料起到有效的保护作用。

Nomex纸基复合材料

本文介绍了Nomex纸基复合材料的结构、性能,并综述了该材料的应用前景及研究现状。

改性聚酰亚胺的制备及其对PBO纸基复合材料的增强作用

合成了一种含有苯并噁唑侧基的聚酰亚胺树脂,其具有较高的热分解温度和较低的玻璃化转变温度。通过一定的固化和热压工艺,制成改性聚酰亚胺增强PBO纸基复合材料。这种材料具有优异的力学性能,空气氛围下5%热分解温度达到574℃,氮气氛围下5%热分解温度高达612℃。可以作为航空航天等特殊领域的耐高温材料。

环氧/纸复合材料热、电及空间电荷特性的研究

特高压直流套管是制约特高压直流输电技术发展的瓶颈之一,而SIEMENS公司从技术上垄断了高压直流环氧浸渍干式套管的生产,同时国内对环氧树脂、固化剂、套管纸、铝箔及相关辅助材料的性能研究的缺乏制约了干式直流套管的研究进程。为此,首先制备了纯双酚A环氧树脂,接着采用真空环氧浸渍技术制作出一种用于干式套管的环氧/纸复合材料;同时,通过采用差示扫描量热法(differential scanning calorimetry,DSC)、热重分析法(thermal gravimetric analyzer,TGA)、热刺激电流法(thermally stimulated current,TSC)和电声脉冲法(pulsed electroacoustic method,PEA)等测量技术对纯环氧树脂和环氧/纸复合材料的热性能、电性能和空间电荷特性进行对比分析,研究真空环氧浸渍技术对提升环氧/纸复合材料各性能的作用。结果表明:环氧/纸复合材料相比于环氧树脂具有更为优异的热稳定性和更低的内部电场强度,在低电场下,环氧/纸复合材料比环氧树脂电场畸变大,但在高电场下,其电场畸变较小,从而验证了环氧/纸复合材料是一种适用于高压直流干式套管的绝缘材料,具有一定的工程应用前景。

无溶剂复合技术在纸复合材料中的应用

由于各国对有机溶剂排放的限制越来越严格,软包装生产企业在扩大复合材料生产能力的同时,普遍采用无溶剂复合代替传统的溶剂复合技术。本文对无溶剂复合技术在国内外的发展现状进行了阐述,介绍了无溶剂胶黏剂以及在纸复合材料中的应用和无溶剂复合适用的薄膜材料、无溶剂复合设备等,并讨论了无溶剂复合技术目前存在的主要问题及发展趋势。

低电阻率聚吡咯-碳纤维纸基复合材料的制备

采用浆粕和碳纤维(CF)制备出碳纸前驱体,再把碳纸前驱体浸渍在含有吡咯(PY)和掺杂剂的混合溶液中至饱和后,喷上氧化剂,制备了聚吡咯(PPY)-CF纸基复合材料。探讨了不同的碳纸前驱体、不同种类的氧化剂与掺杂剂和PY浓度对PPY-CF纸基复合材料体积电阻率的影响。结果表明,对比植物浆粕和CF制备的前驱体,选用芳纶浆粕与CF制备的前驱体,在以过硫酸铵(APS)为氧化剂、蒽醌-2-磺酸钠(AQS)为掺杂剂、PY浓度为0.75 mol/L条件下,制备的PPY-CF纸基复合材料体积电阻率最低,为0.152Ω·cm。

碳纤维/芳纶纤维纸基复合材料电导率逾渗阈值的研究

本研究利用碳纤维和芳纶纤维通过湿法造纸成形技术制备导电纸基复合材料(CPCMs),探讨了碳纤维含量、长度与CPCMs导电逾渗阈值的相关性;并通过数值仿真软件Geodict模拟了CPCMs的结构,用于计算其电性能及导电逾渗阈值。结果表明,3 mm碳纤维制备的CPCMs表面电导率逾渗阈值为2.25%,体积电导率逾渗阈值为2.86%;不同长度碳纤维制备的CPCMs具有不同的电导率逾渗阈值,碳纤维长度2~9 mm范围内,随着碳纤维长度的增加,CPCMs的电导率逾渗阈值逐渐下降。模拟计算结果表明,当模拟区域大小为1 mm2时,2 mm长碳纤维的CPCMs模型逾渗阈值模拟结果与实验结果有较好的对应性。

聚苯胺/石墨纸复合材料作为锌二次电池的正极研究

用循环伏安法氧化处理石墨纸,作为聚苯胺电极的基体,正交实验得出聚苯胺/石墨纸复合材料最佳制备工艺条件。傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)分析结果表明,聚苯胺为翠绿亚胺结构,与金箔基体相比石墨纸为基体电解合成的聚苯胺密度高、附着好。充放电循环测试表明:在放电电流密度为0.3mA/cm2时,锌-聚苯胺/石墨纸二次电池的比容量可达到158.34mA·h·g-1,经100次充放电循环,放电比容量仅下降12.84%,聚苯胺/石墨纸复合材料作为正极材料的锌二次电池具有实际应用前景。

《无菌纸基复合材料灌装成型包装机通用技术条件》国家标准研讨会在山东碧海公司召开l

[本刊讯]2015年8月31日～9月1日，由山东碧海机械科技有限公司主持制定的国家标准《无菌纸基复合材料灌装成型包装机通用技术条件》研讨会在山东碧海机械科技有限公司研发中心顺利召开，会议成功通过了《无菌纸基复合材料灌装成型包装机通用技术条件》国家标准草稿。

纸基复合材料包装封口超声波焊接技术

对一种实用的纸基复合包装材料包装盒封口用超声波焊接设备的基本结构作了介绍。

碳纤维纸基复合材料研究进展

碳纤维纸基复合材料是使用短切碳纤维与植物纤维或含有羟基等功能基团的纤维,通过湿法造纸工艺制备的具有特殊性能的功能复合材料,在导电、电磁屏蔽,导热,摩擦及电极等领域均已得到应用。随着应用推广的不断深入,引入碳纳米管/石墨烯的碳纤维纸基复合材料的研究和开发也逐渐成为研究热点。本文对近年国内外碳纤维纸基复合材料的研究进展进行了归纳总结,以期为碳纤维纸基复合材料的研究开发提供参考。