碳纤维/UiO66-NH2环氧复合材料的制备及其性能研究

本文首先合成出锆基MOF材料UiO66-NH_(2),并设计得到PA功能化的MOF材料UiO66-NH_(2)-PA,再将其分散在环氧树脂基体中,制备了性能优异的碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料.随后,通过FT-IR、SEM、XRD对UiO66-NH_(2)以及UiO66-NH_(2)-PA进行了表征,使用万能试验机对碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的力学性能进行了测试.结果表明,UiO66-NH_(2)-PA被成功制备,且改性后的碳纤维复合材料的抗弯曲和抗剪切强度分别提高了26.54%和29.09%.这是因为UiO66-NH_(2)-PA中氨基和磷基的作用增强了界面强度,既提高了碳纤维/UiO66-NH_(2)环氧复合材料的储能模量,又增强了复合材料的界面结合能力,从而实现了通过共同作用以提高碳纤维、环氧复合材料力学性能的目标.

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。

基于声弹效应的芳纶增强环氧复合材料残余应力检测技术研究

生产或加工过程中浸渍、固化工艺或外力等因素有可能使芳纶增强环氧复合绝缘件内部产生残余应力,交接或操作条件下的拉伸或压缩载荷会与残余应力叠加,当所受应力超过绝缘材料的耐受极限时,就会形成微裂纹等损伤,进而引发机械故障或绝缘击穿。该文采用超声纵波反射法对芳纶纤维增强环氧树脂试样标块进行检测,研究了试样所受垂直压应力与试样中超声纵波声速的关系,验证了声弹效应,并对标准试样超声传播方向垂直于应力的纵波声弹性系数进行计算。对比固化工艺条件对芳纶纤维增强环氧复合绝缘材料残余应力的影响规律发现,固化温度和固化时间的改变均会产生不同程度的残余应力。

过氧化苯甲酸-1,1-二甲基乙基酯/环氧大豆油丙烯酸酯复合材料的制备及固化工艺优化

采用含浸压缩成型工艺制备了过氧化苯甲酸-1,1-二甲基乙基酯(TBPB)/环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)复合材料,对其固化过程及结构进行了考察。结果表明,基于Kissinger法及Starink法计算得到TBPB/AESO复合材料的反应活化能为78.803 kJ/mo;基于Malek法选择Sesthk-Berggren作为固化模型,拟合计算得到的固化动力学方程能较好地与实验数据吻合;优化的TBPB/AESO固化工艺为先缓慢升温至407 K,再快速升温至424 K恒温固化,最后缓慢升温至489 K并保持一定时间。

短切碳纤维增强环氧树脂形状记忆复合材料的制备与性能研究

为实现形状驱动能耗与复合材料力学性能的最佳配合,本文在热致环氧形状记忆聚合物基体中提高增韧剂新戊二醇二缩水醚(NGDE)含量来降低其玻璃化转变温度,同时添加短切碳纤维(SCF)来抵消由增韧剂引起的刚度降低负面效果。通过实验研究了不同NGDE、SCF含量对复合材料形状记忆转变温度、形状记忆性能和力学性能的影响。结果表明,增加NGDE含量可将环氧聚合物基体的形状记忆转变温度从90℃降至43℃,其储能模量和弯曲模量也随之降低。在11wt%NGDE上添加SCF后,复合材料的玻璃态储能模量、橡胶态储能模量、弯曲模量最高可提高至原始试样的1.9倍、7倍和2.4倍。

芳纶增强环氧柔性复合材料耐介质老化行为研究

采用芳纶织物与柔性环氧树脂复合,获得高柔韧性的芳纶织物增强环氧复合材料。将柔性复合材料浸泡于一定温度下的原油和盐水两种介质中,研究了温度和介质对其外观形貌和力学性能的影响,并采用Γ.M.Gunyaev中值老化方程估算其5年后拉伸断裂强力保留率。结果表明:试样浸泡至不同温度同一介质中,高温比低温对其外观产生的影响更明显,试样树脂颜色均由无色变成深黑色,试样浸泡至同一温度不同介质中,原油和盐水对试样外观影响效果一致;试样的拉伸断裂强力随浸泡时间的延长表现出先增大后减小的趋势;经2万次屈挠试验,老化1年的试样未破坏;采用中值老化方程估算,在80℃原油浸泡5年后的试样其拉伸断裂强力保留率最低,为62.74%。

超支化聚合物修饰氮化硼微球/环氧树脂导热复合材料的制备及性能

选择粒径30μm和120μm的氮化硼微球(GBN)作为导热填料,通过超支化环氧树脂(HPEP)与GBN之间的π-π相互作用得到了超支化聚合物修饰的氮化硼微球(HPEP-GBN),通过共混制备了具有不同复配比例的环氧树脂复合材料(HPEP-GBN/EP)。调整小粒径填料的质量分数(Xs)研究了不同氮化硼微球的复配比例对复合材料流变行为和导热性能的影响,进一步分析了填料的形状和超支化聚合物的表面修饰对复合材料性能的影响。结果表明,当Xs=0.4时,HPEP-GBN/EP复合材料的黏度最低,具有比GBN/EP复合材料更优异的加工性能和导热性能。体系的填料质量分数可以达到80%,此时导热系数达到了5.28W/(m·K),是纯环氧树脂的31.06倍。此外,HPEP-GBN/EP复合材料还具有比GBN/EP更优异的力学性能和热稳定性、更低的介电损耗和热膨胀系数。

机织角联锁变密度复合材料的面外压缩力学特性

为研究变密度结构设计对三维机织角联锁复合材料面外力学性能的影响,设计制备了三维机织角联锁不变密度复合材料、三维机织角联锁经纱变密度复合材料和三维机织角联锁纬纱变密度复合材料。结合扫描电子显微镜、数字图像相关技术和X射线计算机断层扫描等检测技术,对角联锁变密度复合材料的面外压缩力学行为、内部损伤量化和渐进损伤等进行了测试与表征。研究结果表明:上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料展现出优异的压缩性能,其压缩比强度比不变密度复合材料高3.40%;同时,上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料损伤体积仅为11.64 mm 3,远低于不变密度复合材料的26.90 mm 3。进一步分析得到,不变密度复合材料压缩破坏以剪切失效为主,而上疏下密角联锁纬纱变密度复合材料则为基体开裂。

三维四向编织碳/环氧复合材料实验研究

讨论了三维四向编织碳／环氧复合材料力学性能研究的实验方法。通过实验得到了弹性常数及反映材料非线性行为的力学性能指标随编织角的变化规律，并分析讨论了编织参数对该类材料破坏模式的影响作用。

环氧及其复合材料气固界面快脉冲闪络特性

设计了用于气固界面闪络的实验装置,可以安装指形电极(曲率半径为10 mm)和平板电极.该设备可输出峰值为125 kV、上升沿和半高宽为20 ns/5μs的快脉冲.研究了无试样时指形电极系统在不同气压下的击穿特性,在空气和SF6气体中不同气压下纯环氧的脉冲闪络特性,以及不同质量分数的Al2O3.3H2O环氧复合材料在0.4 MPa空气中的沿面闪络特性.结果表明,SF6气体中绝缘介质的闪络电压较空气中有更大的分散度,环氧复合材料质量分数为20%时闪络电压最低.

黄麻纤维／环氧复合材料及其性能分析

本文研究了黄麻单向纤维和随机分布短纤维增强环氧树脂复合材料的制作和拉伸、压缩、弯曲、层间剪切以及冲击性能，并讨论了它的破坏机理与微观形貌。黄麻纤维本身性能优异，并且具有优于其它天然植物纤维的可纺性。黄麻纤维复合材料的优异性能具有进一步研究开发的潜力。

炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的研究

采用电化学测试、腐蚀失重测量和SEM表面微观分析等试验方法,研究了炭纤维环氧复合材料浸泡在腐蚀介质中,由于腐蚀介质的存在和作用,对炭纤维环氧复合材料腐蚀行为的影响;同时对偶接了LY12CZ铝合金的炭纤维环氧复合材料也进行了腐蚀浸泡对比试验。结果表明,炭纤维环氧复合材料在3.5％NaCl腐蚀介质中,由于氧扩散的作用,开路电位需要近10h才能达到平衡,其腐蚀电位较正,树脂及树脂与纤维界面对腐蚀介质的吸湿,导致复合材料本身腐蚀增重。浸泡1464h后炭纤维环氧复合材料的表面微观形貌变化不大;在同样的浸泡条件下,偶接了LY12CZ铝合金对炭纤维环氧复合材料的腐蚀行为基本没有影响。

温度和应力对碳纤维环氧复合材料吸湿行为的影响

吸湿行为对复合材料的实际应用有很大的影响。本文研究了温度与外加应力因素对碳纤维增强环氧树脂基复合材料在NaCl水溶液中吸湿行为的影响规律。结果表明，升高温度可以提高复合材料在初始阶段的吸湿速率，增大饱和吸湿率。在35～70℃试验温度范围内，复合材料的吸湿特性遵从Fick定律。在35％温度下施加弯曲载荷增大了复合材料在初始阶段的吸湿速率和饱和吸湿率，并且施加的弯曲载荷越大，复合材料在初始阶段的吸湿速率和达到平衡时的饱和吸湿率越大。同时，吸湿对复合材料的承载能力有明显的影响作用。

超声波对F—12/环氧复合材料力学性能的影响

界面强度较弱是影响芳纶／环氧复合材料力学性能发挥的重要因素。本文采用超声技术在Ｆ－１２／环氧浸润过程中增加树脂对纤维的浸润性，从而改善复合材料的界面性能。探讨了超声最佳处理参数，着重研究超声对复合材料力学性能的影响。

BaTiO_3纳米粒子/环氧精细功能复合材料的制备及其介电性能的研究

采用精细复合工艺，制备了ＢａＴｉＯ３纳米粒子／环氧复合材料，研究了该复合材料的介电常数随ＢａＴｉＯ３含量的变化关系，以及复合材料的介电损耗性能。

冷等离子体处理对PET纤维/环氧复合材料界面改性的研究

采用冷等离子体技术对 PET纤维进行表面处理 ,并采用 ESCA对处理前后的纤维表面进行了分析。研究了冷等离子体处理工艺参数对 PET纤维 /环氧复合材料界面剪切强度、横向拉伸强度的影响。实验结果表明 :冷等离子体处理可以使 PET纤维表面的氧和氮的极性基团含量增加 ,从而改善其与树脂的浸润性 ,进而改善 PET纤维

芳纶纤维/环氧复合材料界面超声连续改性处理

运用超声技术在芳纶/环氧复合材料制备过程中对其界面进行改性处理,分析了超声处理过程中纤维与树脂之间浸润性的变化趋势以及超声作用对复合材料界面性能和力学性能的影响。结果表明:超声是通过改善纤维与树脂之间的浸润性,提高复合材料的界面性能及力学性能。

外援型自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用

聚合物基自修复材料是近年来国内外的研究热点。根据自修复过程是否需要外加修复剂,聚合物基复合材料自修复方法主要分为外援型自修复和本征型自修复。外援型自修复体系主要包括双环戊二烯修复体系、环氧基修复体系、硫醇基修复体系、甲基丙烯酸缩水甘油酯修复体系、马来酰亚胺修复体系等。着重介绍了这几种自修复体系及其在环氧基复合材料中的应用,并展望了外援型自修复体系在聚合物基复合材料的应用前景及发展方向。

树脂含量对芳纶纤维/环氧复合材料性能的影响

研究了树脂含量对芳纶纤维 /环氧复合材料的性能的影响 ,主要是浸胶纤维强度、压力容器中纤维强度的发挥系数、容器特性系数 pV/Wc。给出了按混合定律计算复合材料强度的修正系数 ,提出了对容器进行表面处理以改善其内外层含胶量的均匀度 ,并进行了实验。实验证明 ,容器内外层树脂含量分布更为均匀后 ,容器的性能得到提高。

APMOC/环氧复合材料层板破坏过程声发射特征

本文利用声发射测试技术,对APMOC/环氧复合材料各种铺层的单层板、层合板的损伤机理和破坏过程进行了详细的研究。结果表明,在不同的声发射信号参量特征与不同的损伤机理之间存在对应关系。声发射信号参量的变化过程能够描述层板的动态损伤过程,不同的声发射参量表征层板的不同损伤过程与机理。