适于低温应用的玻璃纤维/聚醚酰亚胺复合材料

采用不同含量玻璃纤维/聚醚酰亚胺制备高性能复合材料,对其超低温(-253℃)线胀系数进行深入研究,并对其常温下的热导率、力学性能进行比较。结果表明,玻璃纤维质量分数为30%时,复合材料的综合性能优异,其典型性能如下:低温线胀系数纵向为2.16×10-5/K,横向为3.03×10-5/K,热导率为0.31W/(m.K),拉伸强度为158MPa,弯曲强度为264MPa,无缺口冲击强度为4.24J/cm2。

UiO-66-NH_(2)/聚醚酰亚胺中空纤维膜的制备及其用于CO_(2)分离的研究

以高比表面积、纳米尺寸的UiO-66-NH_(2)作分散相,以聚醚酰亚胺(PEI)作连续相,通过干-湿相转化纺丝法分别制备了PEI和UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维气体分离膜。通过FT-IR、XRD、SEM等研究了UiO-66-NH_(2)对中空纤维膜结构和性能的影响。结果表明,UiO-66-NH_(2)的引入使中空纤维膜过渡层结构从树枝状结构变为泡孔状结构;在UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)/N_(2)选择性与PEI中空纤维膜相比基本保持不变的情况下,UiO-66-NH_(2)/PEI中空纤维膜的CO_(2)渗透通量从8.09 GPU提升到32.09 GPU。

热老化加速下高压套管聚醚酰亚胺复合材料抗拉强度预测

热老化易导致玻璃纤维/聚醚酰亚胺(glass fiber polyetherimide,GF/PEI)电缆套管失效,因此研究GF/PEI复合材料热老化加速作用下的力学性能变化规律对提高电缆套管可靠性至关重要。首先,对GF/PEI复合板进行85~145℃范围内不同温度的热时效处理;然后,对不同热老化温度下的样品进行拉伸试验,测试其抗拉强度,分析不同热老化作用下材料色差变化规律;最后,基于抗拉强度和色差的回归分析结果,采用支持向量回归模型建立色差和抗拉强度之间映射模型,实现抗拉强度预测。测试结果表明,随着热老化作用温度逐渐上升,GF/PEI复合材料的抗拉强度逐渐下降,而色差总体上保持增长趋势,且两者呈现显著相关性。建模结果表明,对比传统的线性回归模型和BP神经网络方法,支持向量回归模型能够更加有效地表征色差和抗拉强度之间的映射关系,且预测GF/PEI复合材料抗拉强度的误差更小。

纳米氧化钛复合改性提升聚醚酰亚胺真空沿面闪络特性的物理机制分析

聚醚酰亚胺是重要的航天器用绝缘材料。提升聚醚酰亚胺的沿面绝缘性能并探究沿面闪络的物理机制具有重要意义。该研究通过纳米氧化钛复合改性有效地将聚醚酰亚胺的真空沿面闪络电压提高19.25%。通过表征纳米复合前后材料的表面形貌、表面释气和表面电荷输运特性发现,表面气体吸附量随着TiO_(2)含量的升高而增大,而深陷阱能级和表面电阻率与闪络电压呈正相关关系。分析认为,纳米复合改性后气体吸附特性变化不足以影响真空沿面闪络。纳米复合改性提高真空沿面闪络电压的根本原因在于适量的TiO_(2)能提高材料的表面电阻率和深陷阱能级,二者的提高阻碍电极处电荷的注入和表面电子发射,进而造成电子倍增过程受阻。当电子倍增过程受阻时,介质表面需要更大的能量去释放更多的内部溶解气体或使介质分解产生更多气体以便碰撞电离形成足够强度的电子崩,因此沿面闪络电压有所提升。

杂萘联苯共聚醚砜和聚醚酰亚胺的耐氨性探究

为考察杂萘联苯共聚醚砜(PPBES)和聚醚酰亚胺(PEI)的耐氨性,采用傅里叶变换红外光谱仪、万能材料试验机和乌氏黏度计,探究了氨水溶液以及氨气对PPBES和PEI的化学结构、力学性能和特性黏度的影响。结果表明,PEI在氨水溶液和氨气中均发生了酰亚胺环的降解反应,经过氨水溶液浸泡后,PEI的力学性能和特性黏度都有大幅度降低,甚至均质膜发生破裂;在氨气中放置30 d后,PEI由固态均质膜降解为黏稠状液体,耐氨性较差。而PPBES在氨水溶液和氨气中的化学结构没有发生明显变化,经氨水溶液浸泡后,PPBES的断裂伸长率由15.8%减小为13.6%,拉伸强度由71.6 MPa减小为68.5 MPa,特性黏度由0.70 dL/g减小为0.55 dL/g,但下降幅度小于PEI;PPBES在氨气中放置30和60 d前后的特性黏度在0.70~0.73 dL/g之间,没有发生明显变化,拉伸强度由71.6 MPa减小为66.5 MPa,断裂伸长率从15.8%增大为20.3%,与PEI相比,PPBES具有更好的耐氨性。

增韧聚醚酰亚胺(PEI)复合材料的制备及性能研究

采用三元乙丙橡胶(EPDM)、自主创新研发的聚苯乙烯基炭化微球、聚醚酰亚胺为原料,通过挤出熔融共混法制得增韧聚醚酰亚胺复合材料。实验结果表明,当加入三元乙丙橡胶用量为15份时,其冲击强度、断后伸长率与纯料进行对比,分别提高了200.0%、272.7%,达到了提高聚醚酰亚胺抗冲性能的目的;DSC测试结果表明,在聚苯乙烯基炭化微球作用下,三元乙丙橡胶与聚醚酰亚胺具有一定的相容性;TGA测试结果表明,聚醚酰亚胺复合材料加工温度在430℃范围内热稳定性良好;SEM冲击断面表明,EPDM/聚苯乙烯基炭化微球母粒料的加入对聚醚酰亚胺具有增韧效果,且粒子分布均匀。

单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺电磁屏蔽薄膜的制备与性能

在实际应用中,柔性、轻质、高性能是聚合物基电磁屏蔽材料应具备的特点.目前,制备兼具优异电导率、电磁屏蔽性能和力学性能的聚合物基电磁屏蔽材料仍然是一个巨大挑战.因此,本工作以单壁碳纳米管和聚醚酰亚胺为原料,通过静电纺丝和真空辅助过滤的方法制备了单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜.通过调控单壁碳纳米管的面密度,复合薄膜的电导率可以提升至1866 S/cm.对于电磁屏蔽性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜在Ku波段(12-18 GHz)的总电磁屏蔽效能为75.78-81.83 dB,高于纯单壁碳纳米管薄膜的电磁屏蔽效能(65.19-69.81 dB).由于聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管之间形成了界面,在一定的单壁碳纳米管面密度范围内,界面越多,消耗的电磁波能量越多.对于力学性能,单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺薄膜的最大拉伸强度和断裂伸长率分别为28.52 MPa和7.91%,是单壁碳纳米管薄膜的1.13倍和1.5倍,随着单壁碳纳米管面密度的增大,单壁碳纳米管之间的相互作用以及聚醚酰亚胺纤维和单壁碳纳米管在界面处的相互作用对复合薄膜的力学性能起到了一定的增强作用.单壁碳纳米管/聚醚酰亚胺复合薄膜作为一种优异的聚合物基电磁屏蔽复合材料,可用于如精密电子仪器的防护和可穿戴电子设备等领域.

基于AB型单体聚醚酰亚胺共聚物的合成与性能

将AB型单体3-氨基-5,6,9,10-四氢-[5]螺旋烯-7,8-二羰基-二甲酸酐(ATHDA)与4,4’-(4,4’-异亚丙基二苯氧基)双(邻苯二甲酸酐)(BPADA)和4,4’-二氨基二苯醚(ODA)通过高温一步法共聚,制备了一系列ATHDA含量不同的聚醚酰亚胺PEI-AB_(x)(x为ATHDA用量,以BPADA和ODA的总质量计,下同)。采用FTIR、~1HNMR、DSC、DMA、TGA对聚合物进行了表征,对其力学性能和溶解性进行了测试。结果表明,PEI-AB_(x)特性黏数在0.60~0.87 dL/g之间,均具有良好的成膜性,且该系列聚合物在常见的有机溶剂N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中均具有优异的溶解性;由DMA测得的玻璃化转变温度(T_(g))在228~256℃之间,N_(2)气氛下5%热失重温度(T_(5%))为505~536℃,表明PEI-AB_(x)具有优异的热稳定性;聚合物薄膜的拉伸强度、杨氏模量和断裂伸长率分别在41.7~88.1 MPa、1.7~2.7 GPa和3.3%~4.8%之间,具有良好的力学性能。另外,聚合物分子链中的四氢-[5]螺旋烯结构可脱氢芳构化,与PEI-AB_(20)相比,芳构化后PEI-AB_(20)的T_(g)从256℃提高至283℃,T_(5%)从531℃提升至557℃,表明芳构化后聚合物耐热性得到进一步提升。

聚醚酰亚胺的技术现状及市场政策概况

聚醚酰亚胺因其优异的热稳定性、介电特性、机械特性、化学稳定性、耐辐射性、溶剂耐受性,在航空航天、工业机械、汽车制造及5G通讯等领域广泛应用。其常作为金属替代品使用,具有较强的市场竞争力。文中对聚醚酰亚胺产品特性、应用领域、合成方法及市场概况进行了阐述,梳理了我国聚酰亚胺的相关政策,并探讨了聚醚酰亚胺产品的发展趋势,以期为聚醚酰亚胺相关从业者提供参考。

聚醚酰亚胺中微量玻璃纤维的定性分析方法

通过傅里叶变换红外、激光拉曼光谱、同步热分析、扫描电镜/能谱、电感耦合等离子体发射光谱等多种分析手段,研究聚醚酰亚胺的红外/拉曼特征吸收峰、热特性、元素含量等材料性能,分析聚醚酰亚胺中是否含有玻璃纤维或其他杂质,并针对微量玻璃纤维给出定性分析方法。

偶联剂处理玻璃纤维改性聚酰亚胺摩擦磨损性能研究

采用不同硅烷偶联剂对玻璃纤维(GF)进行表面处理,制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料,考察了纤维含量及粒径对复合材料摩擦学性能的影响,并利用SEM分析了磨损机理。研究表明:经表面处理的GF填充TPI复合材料的力学性能和摩擦磨损性能均有提高,以KH-550处理效果最好;随着GF含量的增大,KH550处理的TPI复合材料的磨损率逐渐增大,摩擦系数比纯TPI略有增大;复合材料的磨损率与摩擦系数随纤维粒径的减小而降低;SEM显示处理后的GF与基体之间形成了良好的界面,复合材料的磨损以粘着磨损与磨粒磨损为主。

玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺复合材料弯曲性能(Ⅱ)——高温力学性能

采用热模压成型工艺制备玻璃纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料(TPI-GF),通过对试样在常温和高温下弯曲性能测试和分析,研究了TPI-GF在高温条件下的弯曲强度和模量的变化规律.实验表明:在225℃以下时其弯曲强度和模量的保留率都在60%以上,仍具有较高的承载能力.GF的加入可以增加材料的玻璃化温度(Tg),并显著提高材料在高温环境下的弯曲性能,而大尺寸填料的作用更加明显.利用Tr-n模型对几种复合材料高温弯曲性能进行的预测结果与实验结果基本相符,证明此模型对于聚酰亚胺及其复合材料是可行的.因为填料与基体较差的结合力,在常温下并没有体现填料的增强效果.

玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料表面金属化的研究

采用化学方法对玻璃纤维增强双马来酰亚胺树脂基复合材料的表面进行镀前处理 ,以提高金属化镀层的质量。金属化工艺过程包括 :材料的镀前处理 ,化学沉积铜 ,电镀铜和电镀光亮镍。实验结果表明 ,复合材料表面的粗化工艺对于镀层的质量具有重要的作用 ,经过适当的化学处理 ,使材料表面具有均匀适当的粗糙度 ,同时改善表面的亲水性 ,提高表面对活性钯催化剂的均匀吸附能力 。

玻璃纤维改性热塑性聚酰亚胺复合材料弯曲性能(Ⅰ)--热处理工艺影响

采用热模压工艺制备玻璃纤维(GF)改性热塑性聚酰亚胺(TPI)复合材料,使用3种不同的温度对复合材料进行退火热处理,考察了各材料体系热处理前后在高温环境中短时间及稳定的高温弯曲性能.探讨了材料在高温中的失效机理,发现热处理能消除材料在加工成型过程中产生的应力,使材料避免进入高温环境中短时间强度下降的情况,明显提高了材料的稳定高温弯曲性能,并大幅降低了材料的线膨胀系数.

老化环境对碳纤维增强聚醚酰亚胺树脂基复合材料超声焊接头性能的影响

超声焊接技术因其高效、环保被认为是复合材料连接的有效方式之一。复合材料超声焊接头在不同使用环境中可能会存在一定的老化效应。文中以碳纤维增强聚醚酰亚胺复合材料(CF/PEI)超声焊接头作为研究对象,采用单搭接剪切强度(LSS)和接头破坏形貌的扫描电子显微镜观察的方法对CF/PEI复合材料超声焊接头在高温、水煮和湿热环境中的老化性能进行了评估。研究结果表明,复合材料超声焊接头单搭接剪切强度在较高温度时(110~170℃)存放5 h、吸水率在1%以上及湿热环境中(30℃,湿度50%)存放不同时间(5~15 d)后均出现明显下降。

含氰基和Cardo侧基马来酰亚胺封端聚醚酰亚胺的合成与性能

通过调整中间体二氨基化合物(CNMPDA)与双酚A二醚二酐(BPADA)的比例,设计并合成了3种不同相对分子质量的马来酰亚胺封端聚醚酰亚胺低聚物(CNMPEI)。采用傅里叶变换红外光谱和核磁共振氢谱对中间体和低聚物的化学结构进行了表征和分析;用凝胶渗透色谱法测定了低聚物的相对分子质量和分子量分布;对其堆积结构、溶解度、固化行为和机理、热稳定性及耐热性、复合材料的力学性能和耐溶剂性进行了系统研究。X射线衍射结果显示其衍射峰为弥散峰,为非晶态结构。这些低聚物在普通有机溶剂中具有良好的溶解性,其特性黏度在0.031~0.061 dL/g范围内。采用差示扫描量热仪测定了低聚物的热流曲线,在250℃以上出现了宽广的固化放热峰,马来酰亚胺和氰基分别在不同温度时参与了交联反应。CNMPEI聚合物具有较好的热稳定性,动态力学热分析结果显示,固化后的CNMPEI低聚物具有较高的耐热性。CNMPEI/CF复合材料具有优异的力学性能和耐溶剂腐蚀性。结果表明,在聚醚酰亚胺链中引入氰基和Cardo基团可以有效地改善其热性能。

聚醚醚酮/聚醚酰亚胺合金的热学性能与力学性能

通过熔融共混和注塑成型的方法制备了不同质量比的聚醚醚酮/聚醚酰亚胺(PEEK/PEI)合金,确定了各种质量比下时的最佳加工温度。采用热重分析、差示扫描量热分析、动态力学热分析和拉伸、三点弯曲的性能表征方法,研究了PEEK/PEI共混合金的热学和力学性能随PEEK/PEI质量比的变化趋势。结果表明,各组分比的PEEK/PEI合金均具有良好的热稳定性;随着PEEK含量增加,合金结晶度呈现上升的趋势,而玻璃化转变温度不断下降;室温时,PEEK含量对PEEK/PEI共混物的力学性能影响较弱;当测试温度稍低于PEEK玻璃化转变温度时,其力学性能随着PEEK含量的增加表现出降低的趋势;当测试温度在PEEK与PEI玻璃化转变温度之间时,合金的力学性能随着PEEK含量的增加先下降再上升。最后,基于随机森林法量化了合金质量比及热性能参数对PEEK/PEI合金力学性能的贡献程度。

面向高温储能应用的聚醚酰亚胺及其纳米复合材料研究进展

聚醚酰亚胺(PEI)是一类分子链结构含有醚键的聚酰亚胺,因其具有耐高温性、低介电损耗等性能而广泛应用于航空航天、电子仪表工业等领域。近年来,面向高温储能应用的PEI合成及其纳米复合材料的研究引起了国内外的广泛关注。本文首先概述了近年来PEI的分子结构设计及合成技术进展,然后对PEI与各种纳米填料,如陶瓷、碳纳米材料(碳纳米管、石墨烯)等复合形成PEI基纳米复合材料的制备工艺及复合材料的介电性能、力学性能及热性能等进行了综述。最后对PEI纳米复合材料的研究及应用趋势进行了展望。研究结果有望为面向高温储能的PEI及其纳米复合材料的制备、开发与应用提供借鉴。

水溶性热塑性聚酰亚胺上浆剂对国产高强高模碳纤维复合材料界面性能的影响

以双酚A型二醚二酐(BPADA)、间苯二胺和1,3-二(4′-氨基苯氧基)苯(TPE-R)为原料合成了水溶性热塑性聚酰亚胺上浆剂,对国产高强高模碳纤维(HMCF)表面进行上浆处理并制备成复合材料。研究了不同单体摩尔比对上浆剂特性以及上浆处理后纤维表面结构性能的影响,进一步分析了热塑性上浆剂对国产高强高模碳纤维增强热塑性聚醚酮酮(PEKK)树脂基复合材料界面性能的影响。结果表明,当BPADA与TPE-R的单体摩尔比为1∶1时,合成得到的热塑性上浆剂不仅分子量分布均匀,而且具有优异的热稳定性,如温度554℃其热失重仅为5%。上浆处理后,高强高模碳纤维表面O/C由0.08增至0.18,提高了125%;上浆后纤维强度略有增高,模量几乎无变化;上浆处理后对复合材料界面性能改善明显,HMCF/PEKK复合材料层间剪切强度由处理前38.5 MPa提升至最高59.4 MPa,增幅高达54.3%。

PTFE乳液改性聚酰亚胺纤维/超细玻璃纤维复合针刺滤料的耐酸碱腐蚀性

根据滤料在应用时易出现的酸碱腐蚀情况,用酸或碱溶液对PTFE乳液改性的聚酰亚胺(P84)纤维/超细玻璃纤维复合针刺滤料进行处理,并对该复合滤料进行力学性能表征,评价其耐酸碱性能,以评估滤料在工业使用的可行性。结果表明随着酸或碱溶液质量分数的增加、处理温度的升高、处理时间的延长,复合针刺滤料的断裂强度和断裂伸长率不断降低,复合滤料的腐蚀老化现象越发严重;结合实际工况条件,复合滤料在低质量分数酸碱条件下仍具有一定的力学性能,可保持其尺寸稳定性。PTFE乳液改性P84/超细玻璃纤维复合针刺滤料的耐酸性优于耐碱性,可以满足烟气过滤环境对滤料耐酸碱性的要求。