改性聚酰亚胺基复合材料在超声电机中的应用

针对超声电机的输出性能较差的问题,分析接触界面摩擦特性后制备了改性聚酰亚胺(PI)基复合材料。选用PI作为基体材料并优化功能组分配比,提高了摩擦界面的弹性模量和摩擦系数。采用超声波精密加工的方法在PI基复合材料表面加工不同面积密度的正方形织构。利用销盘式旋转摩擦试验机测试了接触界面的摩擦特性,并利用性能测试平台对超声电机的输出性能进行了测试。实验结果表明,改性PI基复合材料具有良好的承载能力和更高的摩擦系数,尤其是织构化超声电机的输出性能得到明显改善,其最高能量转换效率可达到47.12%,效率大于40%的输出力矩范围也增大到0.4~1.3 N·m。

Ga基液态金属@COFs的制备及其聚酰亚胺复合涂层的摩擦学性能

采用共价有机框架聚合物(COFs)对经聚乙烯吡咯烷酮(PVP)改性的镓基液态金属(GLM)进行包覆,制备了固-液复合润滑微胶囊(GLM@COFs),将GLM@COFs加入到聚酰亚胺(PI)中制备了GLM@COFs/PI复合涂层。通过TEM、XRD和EDS对GLM@COFs的结构组成进行了表征,考察了GLM@COFs添加量〔以4,4'-二氨基二苯醚(ODA)、均苯四甲酸酐(BTDA)和GLM@COFs总质量计,下同〕对GLM@COFs/PI复合涂层摩擦学性能的影响,采用SEM和XPS探究了磨损面对涂层的磨损机理。结果表明,GLM@COFs呈平均粒径约为2μm的球形;当GLM@COFs添加量为0.9%时,GLM@COFs/PI复合涂层的摩擦学性能最优,摩擦系数和体积磨损率分别为0.22和6.3×10^(–6) mm^(3)/(N·m),与未添加GLM@COFs的PI涂层相比,分别降低了35.3%和61.1%。COFs包覆GLM不仅可有效改善GLM与PI基体的相容性,还可有效发挥COFs与GLM协同减摩和耐磨的作用,在摩擦表面形成一层固-液复合自润滑转移膜,避免了基体和金属摩擦副之间的直接接触,进而有效降低了复合涂层的摩擦系数及体积磨损率。

聚酰亚胺纤维的表面改性及其环氧树脂复合材料性能与界面破坏模式

针对聚酰亚胺(PI)纤维低表面能及PI纤维/环氧树脂复合材料界面性能差的问题,采用大气等离子体处理技术对PI纤维进行表面改性,以处理时间为变量,研究大气等离子体表面处理对PI纤维表面结构及PI/环氧树脂复合材料界面性能的影响。通过SEM研究等离子体处理对PI纤维表面介观形貌及其复合材料破坏模式的影响,采用动态接触角及丝束横向拉伸强度测试对等离子体处理前后的PI纤维与环氧树脂的浸润效果及界面性能进行表征,选取弯曲强度及层间剪切强度作为PI纤维增强复合材料力学性能考察项目。结果表明:大气等离子体表面处理能够改善PI纤维与环氧树脂的浸润及界面结合状态,处理时间为6 min的PI纤维丝束横向拉伸强度为16.05 MPa,提升近21%;PI/环氧树脂复合材料弯曲及层间剪切强度的增幅分别达36.41%及38.85%。大气等离子体改性能够对PI纤维表面形貌进行重构,优化PI纤维与环氧树脂复合效果,将PI纤维增强复合材料的破坏模式由界面破坏转变为纤维表面及皮层破坏。

氧化石墨烯改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料的制备与摩擦学性能

通过静电自组装法将氧化石墨烯(GO)附着在硅烷偶联剂KH550接枝后的玄武岩纤维表面,并采用热模压工艺制备了GO改性玄武岩纤维/聚酰亚胺复合材料(GBF/PI)。对比研究了聚酰亚胺(PI)、玄武岩纤维/聚酰亚胺(BF/PI)、KH550改性玄武岩纤维/聚酰亚胺(KBF/PI)、GBF/PI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能。结果表明,GBF/PI复合材料的维氏硬度、压缩强度和弯曲强度分别为66.5 HV,275.9 MPa和169.8 MPa,较PI试样分别提高约29.2%,45.8%和47.1%,较BF/PI试样分别提高约21.9%,27.0%和28.1%,较KBF/PI试样分别提高约6.9%,20.2%和10.2%。与PI,BF/PI和KBF/PI试样相比,GBF/PI复合材料具有更优的热稳定性,其中GBF/PI的起始分解温度和质量残留率分别为398.4℃和57.70%,明显高于PI树脂的387.5℃和49.36%。摩擦磨损实验结果表明,与GCr15对磨60 min后,GBF/PI的平均摩擦系数为0.617,磨损率为5.22×10^(-6)mm^(3)/(N·m),较PI树脂试样分别低约11.4%和47.2%,较BF/PI试样分别低约7.7%和27.0%,较KBF/PI试样分别低约8.4%和12.0%。GO的引入有利于形成致密均匀的摩擦层,减轻了PI基复合材料摩擦损伤,提高了材料的减磨抗磨性能。

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。

石墨和炭纤维分别改性热塑性聚酰亚胺复合材料的导热行为

采用石墨、炭纤维填充改善热塑性聚酰亚胺(TPI)材料的导热性能,研究了填料物性对材料力学性能和导热行为的影响。在此基础上,用Nielsen理论模型和有限元方法模拟了复合材料的导热行为,进一步探讨了填料形状对材料导热系数的影响。研究表明:炭纤维、石墨填充TPI均能提高复合材料的导热性能;用Nielsen理论模型预测石墨、炭纤维填充TPI材料导热系数与实验值存在一定偏差;采用有限元法模拟二维复合材料稳态导热行为,能有效地预测复合材料的导热系数。基于材料内部热流分布模拟分析发现,填料自身导热性能对复合材料导热行为的影响不明显;与圆形填料相比,方形填料改善材料导热性能效果显著。

苯炔基封端的联苯型聚酰亚胺复合材料

采用改性单体原位反应聚合法(MPMR)制备了苯炔基封端的聚酰亚胺树脂,采用模压方法研究了聚酰亚胺复合材料的成型工艺。所制备的树脂和复合材料均具有很高的热稳定性;复合材料在371℃的力学性能保持率高于室温力学性能的50%;其玻璃化转变温度为449℃;纯树脂和复合材料在371℃空气中100 h的热失重小于3%。所研制的聚酰亚胺复合材料基本满足了371℃高温树脂的性能。

改性双马来酰亚胺共聚树脂体系及其复合材料性能的研究

以二苯甲烷双马来酰亚胺与二烯丙基双酚Ａ为共聚单体，在适当的催化剂等作用下，制备了一种改性双马来酰亚胺共聚树脂。对这种改性双马来酰亚胺共聚树脂的溶解性能、固化反应机理和固化反应动力学进行了研究。对这种树脂固化物及其玻璃纤维增强的复合材料力学、电气和耐热性能也进行了研究。

PMR型聚酰亚胺树脂基复合材料研究及应用

对国内外PMR型聚酰亚胺树脂基复合材料的研究现状以及在航空航天等领域的应用进行了总结。简要介绍了国内在改进复合材料成型工艺、提高耐热性和力学性能等方面所取得的研究进展,列举了新型耐高温聚酰亚胺复合材料的流变、力学和物理性能等,并展望了该技术的发展方向和研究重点。

碳纤维(CF)表面接枝对聚酰亚胺(PMR-15)基复合材料界面性能的影响

通过冷等离子体连续表面接枝技术对 CF进行表面处理 ,采用 XPS对 CF表面组成及特征基团变化进行分析。同时测定了 CF/ PMR- 15层间剪切强度、拉伸强度和冲击强度 ,研究了表面接枝对 CF/ PMR-

基于氟碳表面活性剂插层水滑石的聚酰亚胺纳米复合材料的制备与性能

以氟碳表面活性剂全氟辛基磺酸钾为插层剂,通过离子交换制备插层水滑石,并以其为填料,通过原位插层聚合方法,制备了水滑石/氟碳表面活性剂/聚酰亚胺纳米复合材料.用X射线衍射、红外光谱和热失重等方法分析插层水滑石结构.结果表明,全氟辛基磺酸钾插层水滑石后,水滑石的层间距由0.76 nm增加到2.52 nm,在水滑石层间构建了氟碳链的微环境.这种氟化水滑石可剥离分散于聚酰亚胺基体中,改善了纳米复合材料的气体阻隔性能、介电性能和机械性能.这种影响不仅体现无机纳米片层的杂化效果,而且展示出氟碳链的特点.

表面改性碳纤维对聚酰亚胺复合材料摩擦学行为的影响

采用硝酸氧化法和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行表面改性,并制备CF改性聚酰亚胺(PI)复合材料。考察材料在不同滑动速度和载荷下的摩擦磨损行为,利用扫描电子显微镜观察磨损表面形貌。结果表明:CF与PI基体的界面结合强度对PI复合材料在不同滑动速度下的摩擦磨损性能影响较大,涂层复合处理法比硝酸处理法能更有效提高CF与基体的界面结合强度,提高复合材料在高滑动速度下的摩擦磨损性能。CF的强度是影响复合材料在不同载荷下摩擦磨损性能的主要因素,CF经过表面处理后强度出现不同程度的下降,导致在高载荷条件下复合材料的摩擦磨损性能下较未处理的CF/PI复合材料相比有所下降。

发动机用耐高温聚酰亚胺树脂基复合材料的研究进展

综述耐高温热固性聚酰亚胺树脂及复合材料的研究进展。经过近四十年的发展,形成了多种封端剂封端的热固性聚酰亚胺树脂,其中主要是降冰片烯和4-苯乙炔基苯酐封端聚酰亚胺,长期使用温度涵盖280～450℃的聚酰亚胺树脂及其复合材料体系。低成本、高韧性和有机无机杂化聚酰亚胺树脂基复合材料将是聚酰亚胺复合材料发展的主要方向。

高韧性PMR聚酰亚胺复合材料树脂基体的研究

本工作以ＯＤＰＡ（３，３’，４，４’－二苯醚四酸二甲酯）取代ＰＭＲ－１５中的ＢＴＤＥ（３，３’，４，４’－二苯酮四酸二甲酯）即以ＯＤＰＡ、ＭＤＡ（４，４’－二胺基二苯甲烷）、ＮＥ（降冰片烯酸酐单甲酯）作为复合材料树脂基体（简称ＯＤＰＡ－ＰＭＲ），对纤维存在下的该树脂基体的反应性及其复合材料的制备和性能测试进行了研究，实验结果在明，同ＰＭＲ－１５相比，该树脂基体具有更优的反应性，该树脂基体复合材料具有更优的层间断裂韧性。

航空发动机用PMR聚酰亚胺树脂基复合材料

较全面地综述了PMR聚酰亚胺树脂及其复合材料的制备、性能 ,并总结了其在航空发动机上的应用情况 ,分析了目前存在的问题 。

氮化硼表面改性基团对氮化硼/聚酰亚胺复合材料导热特性的影响

以端基为氨基、羧基和羟基的表面改性氮化硼(BN)和未经表面修饰的BN纳米片为填料,通过原位聚合法制备了改性BN/聚酰亚胺(PI)复合材料,研究了氨基改性BN(BN-NH2)、羧基改性BN(BN-COOH)、羟基改性BN(BNOH)和BN对不同温度下复合材料导热特性的影响。结果表明:复合材料的热扩散系数随着BN-NH2质量分数的增加而增大,随BN-COOH和BN-OH质量分数的增加先增大后减小,且均在质量分数为2%时达到最大值。在200℃时,BN-NH2/PI的热扩散系数在填料质量分数为5%时达到最大值,BN-COOH/PI和BN-OH/PI则都在填料质量分数为2%时热扩散系数达到最大值,其中BN-COOH/PI获得最高的热扩散系数。因此,氨基表面改性BN有利于BN/PI复合材料在高填充量下获得更高的热扩散系数,而要获得最高的热扩散系数,羧基改性BN则是最佳选择。

不同方法表面改性碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料的摩擦磨损性能

采用硝酸氧化改性和涂层复合改性法分别对碳纤维(CF)进行了表面处理,并制备了CF增强热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料;对CF的表面形貌进行了观察,研究了表面改性方法对复合材料摩擦磨损性能的影响,并利用扫描电子显微镜观察了磨损表面形貌。结果表明:硝酸氧化改性增大了CF的表面粗糙度,随处理时间的延长粗糙度增大;经涂层复合改性后,CF表面包覆了一层聚酰亚胺(PI),保护了CF并提高了其与基体界面的结合强度;经表面改性后的CF增强TPI复合材料的摩擦磨损性能均得到提高,以涂层复合改性的效果最好;硝酸氧化改性后的CF在摩擦过程中易断裂,复合材料的磨损形貌以磨粒磨损为主,而涂层复合改性后的CF断裂得到抑制,与基体结合更为牢固,磨损表面较为平整。

聚酰亚胺纤维/石英纤维混杂增强复合材料的制备及性能研究

结合石英纤维(QF)界面性能好、压缩性能优异以及高强高模聚酰亚胺(PI)纤维密度低、模量高的优势,通过层间混杂设计制备了一系列PI/QF混杂增强复合材料,讨论了混杂比和铺层结构对复合材料弯曲性能、压缩性能和介电性能的影响。结果表明:与石英纤维增强复合材料相比,聚酰亚胺增强复合材料具有更为优异的弯曲性能和在小应变下的抗压缩变形能力,但是压缩强度方面仍有不足;混杂增强复合材料均表现出优异的介电性能,介电常数在2.95~3.3之间,介电损耗小于8.0×10^(-3)。

以2-苯基-4,4'-二氨基二苯醚为基础的热固性聚酰亚胺树脂及其复合材料

以2-苯基-4,4'-二氨基二苯醚(p-ODA)、异构二苯醚二酐(ODPA)和苯乙炔基苯酐(PEPA)为原料,通过两步法合成了聚合度分别为1,2和3的酰亚胺树脂低聚物,并通过模压成型法制备了单向碳纤维增强的聚酰亚胺复合材料.表征了酰亚胺树脂低聚物的溶解性、熔体黏度及其固化物聚酰亚胺树脂的热性能,结果表明,聚酰亚胺树脂具有良好的溶解性,在N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)、四氢呋喃(THF)及1,4-二氧六环等溶剂中的溶解度大于30%;所有酰亚胺树脂低聚物的最低熔体黏度均在10 Pa·s以下,具有良好的成型工艺性;聚酰亚胺树脂具有良好的热性能,玻璃化转变温度(Tg)最高可达300℃,5%热失重温度(T5%)最高可达545℃,碳纤维增强聚酰亚胺复合材料PIC-4,4'-ODPA-2具有最佳的高低温力学性能.

航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套研究进展

综述了航空发动机用聚酰亚胺树脂基复合材料衬套的特性及其研究进展与应用现状,重点介绍了石墨填充复合材料衬套、纤维编织增强复合材料衬套及短切纤维增强复合材料衬套的制备技术、性能特点与应用发展,指出低成本、连续化生产、耐高温及长使用寿命是未来航空发动机聚酰亚胺树脂基复合材料衬套及其材料体系的主要发展方向。