树脂碳包覆微晶石墨的制备及其电化学性能

在微晶石墨微粒表面包覆一层树脂碳可以降低微晶石墨的首次不可逆容量。采用混合然后分散的方法制备具有核壳结构的包覆石墨,内部为天然微晶石墨,外部为1～2μm的酚醛树脂热解碳层。锂离子实验电池测得天然微晶石墨的不可逆容量为14%,包覆石墨的不可逆容量为7%。包覆方式能够很大程度上降低天然微晶石墨的不可逆容量。

树脂碳化产物比表面积的影响因素

利用自行合成的五种有机高分子树脂作为碳化预聚体，系统分析了碳化处理条件对制备的树脂碳粉末材料比表面积的影响，同时还分析讨论了树脂的空间结构和元素组成对树脂碳粉末材料比表面积的影响。实验结果表明，碳化处理温度和碳化处理气氛对制备的树脂碳粉末材料比表面积有重要的影响，后者的影响程度大于前者。同时还发现，具有一维线性结构的有机高分子树脂制备的树脂碳粉末材料比表面积都高于相同碳化处理条件下的三维立体结构的有机高分子树脂制备的树脂碳粉末材料。对比分析了树脂中氧、硫、氮等元素对树脂碳粉末材料比表面积的影响规律，其影响程度为Ｓ＞Ｏ＞Ｎ．综合来看，杂原子对树脂碳化产物比表面积的影响大于树脂空间结构效应的影响。

纳米SiO_(2)改性环氧树脂碳纤维体育材料及性能试验

针对传统体育器材环氧树脂碳纤维复合材料脆性大、耐冲击性能差的问题,提出用真空辅助树脂传递模塑成型工艺(VATRM)制备用于体育器材的纳米二氧化硅改性环氧树脂碳纤维复合材料,借助电子万能试验机和落锤式冲击实验机研究了该复合材料的横向拉伸性能和抗冲击性能。结果表明:当纳米二氧化硅质量分数为1%时,纳米二氧化硅/环氧树脂复合材料的横向拉伸性能最佳,断裂伸长率为0.5%;横向拉伸强度为41.7 MPa,拉伸模量为79.9 GPa,比纯环氧树脂碳纤维复合材料的横向拉伸强度、拉伸模量分别提高124.2%和12.5%。经纳米二氧化硅改性的环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力为2216 N,比纯环氧树脂碳纤维复合材料最大冲击力提高了37.2%左右。

加压烧结树脂碳包覆石墨/铜复合材料的显微组织和性能

以电解铜粉、树脂包覆石墨粉和二氧化硅粉为原料,经粉末冶金和冷压成坯块后,分别采用常压烧结和加压烧结工艺制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,对比两种烧结工艺制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料与现有法国罗兰MCXXP牌号电刷高速列车用接地电刷的显微组织和导电、力学、摩擦磨损性能。结果表明:与常压烧结材料相比,采用加压烧结制备的树脂碳包覆石墨/铜复合材料中,铜相的连通性更好,石墨分布更离散均匀,二氧化硅更好、更多地被嵌入铜基体,复合材料的密度、抗弯强度、硬度、导电和摩擦磨损性能显著提高,且与法国罗兰MCXXP牌号电刷的性能相当。

压制压力对树脂碳包覆石墨/铜复合材料显微组织与性能的影响

以电解铜粉、天然鳞片石墨、树脂及Si O2粉等为原料,采用粉末冶金方法制备树脂碳包覆石墨/铜复合材料,研究压制压力对该复合材料的组织、导电性能、力学性能以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,随压制压力增大,复合材料中Cu相的连通性更好,石墨分布更均匀并发生严重变形成为细长条形状,Si O2更好地被夹持于铜基体之间,复合材料的密度和力学性能增加,但电导率和摩擦性能降低。随压制压力从300 MPa提高至500 MPa,树脂碳包覆石墨/铜复合材料的电导率由12.23 MS/m降低到6.67 MS/m,抗弯强度与硬度(HV)分别由57.40 MPa和22.8提高到73.95 MPa和35.22,10 h的体积磨损率由2.49×10-7 mm3/(m·N)增加到3.04×10-7mm3/(m·N)。

纳米碳对酚醛树脂碳微结构的影响

采用透射电子显微镜研究碳 /酚醛烧蚀碳层中含纳米碳微粒的酚醛树脂碳微结构 ,结果表明 :在碳分布均匀状态的树脂碳中 ,纳米碳微粒约 5 0nm ,为圆球形 ,碳粒周围的树脂碳结构均匀 ,属于具有一定石墨化程度的网络结构 ;碳微粒呈聚集态 ,或微粒尺寸较大时 。

浅析环氧树脂浇注设备管道内树脂碳化原因

随着国内科学技术水平的不断提高以及综合实力的不断增强,在我国的众多生产领域中广泛运用了环氧树脂浇注设备。然而在实际使用中常常也有很多故障的发生,从而导致管道内出现严重的树脂碳化问题,为了有效避免此类问题的发生,就需要深入分析树脂碳化的影响因素,这对行业的发展有着至关重要的作用。

碳氢树脂高频覆铜板的研究进展

本文综述了高频覆铜板的特点,并对其基体树脂的介电性能进行对比,重点介绍了碳氢树脂(PCH)高频覆铜板的研究进展。通过对目前碳氢树脂高频覆铜板研究的总结,找出现存的问题并对其未来发展趋势进行展望。

环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析

通过正交实验研究模压工艺参数对环氧树脂/碳纤维(EP/CF)片状模塑料SMC模压成型制品力学性能的影响,分析了各工艺参数对制品拉伸强度和弯曲强度的影响趋势。通过方差分析,得到工艺参数对于拉伸强度的影响大小为合模速度>模压温度>模压压力>保压时间,工艺参数对于弯曲强度的影响大小为合模速度>模压压力>模压温度>保压时间,同时得到了对拉伸强度和弯曲强度的显著性因素;研究了拉伸破坏模式及失效机理,采用K-均值方法并选取典型试样观察,发现环氧树脂与基体的结合程度是影响拉伸强度的原因。

典型碳纤维/环氧树脂复合材料热解动力学研究

以飞机结构中典型的碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象,通过热重分析实验研究了载气(氮气、空气)气氛和不同升温速率对其热解特性的影响,分析了热解过程,选用Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算了相关热解动力学参数,并进行了对比分析。结果表明:碳纤维/环氧树脂复合材料在氮气气氛下热解只有一个阶段,即环氧树脂在无氧条件下的热解;空气气氛下热解有3个阶段,第一、二阶段为环氧树脂的热解,第三阶段为碳纤维的热解。两种气氛下,随着升温速率的增大,样品的初始分解温度、终止分解温度以及最大失重速率逐渐提高,热解温度范围也逐渐变宽。Kissinger和Flynn-Wall-Ozawa两种方法计算得到了样品在空气气氛下的各阶段表观活化能,经对比分析,所得结果较为一致。研究结果可为复合材料适航审定提供基础数据和理论参考。

碳纤维/酚醛树脂复合材料热解特性研究

使用热重-差热同步分析仪研究了某飞机框架部位用碳纤维/酚醛树脂复合材料在不同气氛和不同升温速率条件下的热分解特性。结果表明:在空气气氛下碳纤维/酚醛树脂复合材料热解反应分为3个阶段,在氮气气氛下热解反应分为2个阶段;随着升温速率的提高,氮气气氛下复合材料热解的初始分解温度、第2阶段起始温度都随着升温速率的提高而增加,2个阶段的热解温度范围都逐渐变宽且每一阶段的温度范围都要高于前一个热解阶段,最大失重速率温度也向高温方向移动,相同温度下失重明显变大。采用Kissnger法、FWO法、Starink法对碳纤维/酚醛树脂复合材料的热解动力学进行计算,得到其表观活化能。

碳纤维增强树脂基复合材料的层间颗粒增韧技术研究进展

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)具有高强高模的优点,被广泛应用于汽车、体育、船舶、航空航天等领域,达到了材料轻量化的要求。目前使用较多的树脂基体以环氧树脂(EP)等热固性树脂为代表,普遍存在脆性大、韧性差的问题,导致复合材料层合板容易在层间发生开裂。层间增韧是一种有效的增韧方式,它可以在不改变基体树脂粘度的情况下对特定区域进行增韧,提高材料的断裂韧性。本文介绍了层间断裂模式并总结了层间断裂韧性(ILFT)测试的数据处理方法,总结了聚合物颗粒与无机纳米颗粒(主要是碳纳米管)的颗粒种类、增韧机制、引入方式,并主要通过层间断裂韧性评价了各种颗粒的增韧效果。

苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/橡胶粉/碳九石油树脂复合改性高黏沥青的黏附性

为了改善高黏改性沥青与集料之间的黏附性,制备了基于碳九石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和橡胶粉的高黏改性沥青(HVAM-2),采用滴定法测定了其与集料之间的接触角并计算出黏附功。通过冻融劈裂试验、浸水飞散试验和汉堡车辙试验进一步验证了HVAM-2混合料的黏附性。结果表明,碳九石油树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物和橡胶粉三种材料在沥青中形成的网格结构能够大幅度提高沥青的黏附性,有效改善沥青与集料之间的黏接能力;相比于基质沥青,HVAM-2的黏附功提高了72.9%,且HVAM-2沥青混合料具有良好的水稳定性。

制备条件对碳九石油树脂加氢催化剂性能的影响分析

本研究深入探讨了制备条件对碳九石油树脂加氢催化剂性能的影响,目的是明确沉淀温度、老化时间、搅拌强度、表面活性剂类型及用量、硅源模数等条件对催化剂性能的具体作用。通过控制变量的试验方法,研究了这些条件对催化剂转化率和选择性的影响。结果发现,合适的沉淀温度、老化时间、搅拌强度、表面活性剂比例及硅源模数能显著提升催化剂性能。

表面浅裂纹损伤后碳纤维增强树脂复合材料层合板断裂强度研究

在实际服役环境下,碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)结构表面容易出现浅划痕损伤,如何评估损伤后CFRP结构的承载性能是关注的焦点。基于边界效应模型(BEM)研究了CFRP板出现表面浅裂纹后的断裂强度,提出了一种CFRP表面定量深度浅裂纹的预制方法,较准确地制备了包含表面浅裂纹的试件;完成了三点弯曲准静态成组试验,在金相显微镜下对裂尖损伤区的断裂特征进行观测,建立了裂纹尖端损伤区量化评价方法。研究结果表明:通过标定试验确定了试验机分别施加300,450,600 N的压力载荷后,CFRP层合板试件表面可形成平均深度约为0.10,0.14,0.18 mm的浅裂纹;完成了边裂纹试件的三点弯曲断裂试验,通过裂纹扩展观测和成组试验数据的拟合分析,确定了反映裂尖损伤区分布范围的参数β和断裂参数C的最优取值,分别为β=0.27,C=0.47,实现了CFRP表面微裂纹损伤后断裂强度的评价,并且拟合分析与直接拉伸试验的抗拉强度对比偏差为4.59%,验证了BEM模型的合理性;基于BEM模型,建立了CFRP层合板断裂强度预测的解析方程,以便于实际工程应用。

可控ZnO阵列改性碳织物复合材料的制备及摩擦学性能研究

碳纤维表面光滑且具有惰性,削弱了其与树脂的界面黏结,进而限制了碳织物/树脂复合材料的应用前景。基于界面工程技术,采用预埋晶种层的方式诱导ZnO微纳米阵列在碳纤维表面均匀生长,并通过改变晶种层溶度优化ZnO阵列的形貌和分布,以强化纤维/基体的界面,从而提升复合材料的力学强度和摩擦学性能。结果表明:通过对纤维表面形貌分析,晶种层浓度对ZnO微纳米阵列形貌和分布有较大的影响;当浓度为15mmol/L时,均匀且细化的ZnO阵列生长在碳纤维表面,使纤维的表面能大幅度提高,促进了树脂充分浸润,提高了力学强度;与原始复合材料相比,改性复合材料的磨损率降低了约35%,表明ZnO阵列的引入能够明显提高复合材料的耐磨性。

冲蚀角对碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)蒙皮涂层去除及重涂附着力的影响

为解决飞机CFRP蒙皮涂层高效去除问题,改善重涂涂层附着力,采用塑性磨料射流加工方法对CFRP蒙皮损伤涂层去除,通过分析单颗磨料的速度和冲击力,研究不同冲蚀角度下磨料对涂层的冲蚀行为,探究塑性磨料射流冲蚀角对表面形貌、去除机制、材料去除率、接触角与表面自由能及重涂涂层的附着力方面的影响。结果表明:塑性磨料对涂层的冲蚀机理为塑性变形去除,在30°~70°冲蚀角下,磨料对涂层的冲蚀模式为滑擦、耕犁和切削。随着冲蚀角的增加,颗粒的切向分力减小,法向分力增加,法向冲蚀的冲蚀模式为剪切和挤压变形去除材料去除率递减。在所选冲蚀角范围内,当冲蚀角为30°时,聚氨酯涂层的材料去除率最大。随着冲蚀角的改变,表面粗糙度、润湿性和表面自由能发生变化,当冲蚀角为70°时,重涂后的涂层附着力较好,较初始涂层附着力提高28%左右。研究成果可为飞机CFRP蒙皮涂层的高效去除及附着力的改善提供参考。

SiO_(2)颗粒形貌及粒径对SiO_(2)填充碳氢树脂覆铜板性能的影响

以聚丁二烯为树脂基体,玻纤布为增强材料,SiO_(2)为填料,采用浸渍及真空热压技术制备SiO_(2)填充碳氢树脂覆铜板,研究了SiO_(2)颗粒形貌(球形、角形)及粒径(2~20μm)对覆铜板介电性能、弯曲强度、剥离强度和吸水率的影响。结果表明:在相同粒径下,与角形SiO_(2)填充碳氢树脂覆铜板相比,球形SiO_(2)填充碳氢树脂覆铜板的介电常数、介电损耗和吸水率较低,弯曲强度和剥离强度较高,综合性能更优异;随着SiO_(2)粒径的增大,球形和角形SiO_(2)填充碳氢树脂覆铜板的介电常数、介电损耗、弯曲强度和吸水率均降低,剥离强度升高。

氰酸酯-双马-碳氢复合树脂体系固化反应动力学及性能

本研究将碳氢(CH)树脂引入氰酸酯-双马(BT)树脂体系制备了氰酸酯-双马-碳氢(BT-CH)复合树脂体系及BT-CH覆铜箔层压板。利用差示扫描热量法(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、扫描电镜(SEM)研究了BT-CH复合树脂体系的固化反应动力学参数,考察了固化后BT-CH复合树脂体系的介电损耗(Df)以及热氧老化性能。结果表明:BT-CH复合树脂体系的反应级数、活化能、频率因子小于BT体系,CH树脂对BT树脂的固化反应有促进作用。BT-CH覆铜箔层压板的红外光谱中,氰酸酯基团、酰亚胺基团、乙烯基集团特征峰消失或减弱,三嗪环特征吸收峰出现,树脂体系反应充分。扫描电镜显示基板无空洞等微观缺陷。BT-CH基板的Df比BT基板提高了25%,其在153℃下热氧老化4周后Df增加6%,具有优异的耐热氧老化性能。

碳纤维增强环氧树脂复合材料盐雾腐蚀行为及其老化分子机制

碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)综合性能优异,广泛用于国防军工、航空航天等领域。文中针对CFRP在海洋气候环境下的实际应用需求,研究了具有产品结构特征的NOL环及层压板试样在高温、高浓度盐雾(55℃,10%NaCl)条件下的盐雾腐蚀行为,并通过研究材料在老化过程中的吸湿行为、盐分扩散行为及树脂分子/交联网络结构及体系界面结构的演变,探究了其老化分子机理及界面损伤机制。其老化过程可分为3个阶段,在此期间水分子对树脂的溶胀与塑化作用、纤维-基体湿膨胀系数不匹配诱发的界面损伤作用及盐分/水分对树脂的腐蚀断链作用均可导致体系交联密度降低、界面脱粘及基体破碎,诱使材料力学及界面强度劣化。老化90 d后,NOL环及层压板试样的层间剪切强度(ILSS)保留率分别为73.75%及84.10%。