端炔基含氟聚(酰亚胺-硅氧烷)的合成及其性能研究

为改善聚酰亚胺(PI)的溶解性和可融性,合成了两种含三氟甲基的芳香二胺单体,并以3,3′,4,4′-二苯甲酮四羧酸二酐(BTDA)作为二酐单体,选用端氨丙基聚二甲基硅氧烷(APPS)作为柔性链单元,间氨基苯乙炔(APA)作为活性封端剂,制备得到一系列加成型热固性含氟聚(酰亚胺-硅氧烷)共聚树脂(ABIS)。用核磁共振氢谱和红外表征ABIS的结构,并研究其溶解性、流变特性和固化后的热稳定性。用溶液成膜法制备了ABIS薄膜,研究了薄膜的物理特性。用热压法以T300碳布作为增强体制备了ABIS树脂基复合材料(T300CF/ABIS),并对其力学性能进行了探究。结果表明:硅氧烷链段和三氟甲基的引入可以显著提升PI树脂体系的流动性和溶解性。引入含氟芳香二胺后虽然ABIS固化树脂的5%热失重温度(T_(d5))有所降低,但仍超过425℃,800℃下的残留率(Y_(r800℃))达到26%。ABIS薄膜的拉伸强度和断裂伸长率分别高达15.8 MPa和65.3%,在40~107 Hz下的介电常数(ε)和介质损耗因数(tanδ)分别约为3.21和0.01且基本不变,超纯水在ABIS膜表面的接触角为94°。T300CF/ABIS复合材料的弯曲强度和层间剪切强度(ILSS)分别高达137.6 MPa和16.6 MPa。本研究制备的ABIS树脂有望在微电子器件和柔性防热复合材料中获得应用。

含动态二硫键与硅氧键的环氧树脂复合材料的制备与表征

作为一类新兴的聚合物材料,类玻璃高分子(vitrimer)由于其交联网络中含有可动态交换的可逆共价键,可在外加刺激下展示出动态的特性而不影响交联网络的完整性,从而既具有热塑性材料的可加工性又具有热固性材料的交联结构,能够减少塑料废弃造成的环境污染和资源浪费,因而备受关注。为了有效改善因热固性环氧树脂不可回收而造成的环境问题,通过一锅法将硅氧键和二硫键引入环氧树脂交联网络,制备了一系列含双重动态共价键的多壁碳纳米管(MWCNTs)/vitrimer复合材料(EPGCSLx)。研究了MWCNTs不同掺杂量下材料的导电性、热力学性能、自修复性能、再加工和可降解性。结果表明,EPGCSL5(MWCNTs质量分数为5%)具有良好的导电性(电导率为2.09 S/m)和力学性能(拉伸强度为8.12 MPa,断裂伸长率为84.67%)。EPGCSL5还具有可再加工性、可降解性和光热性能,充分结合了vitrimer和环氧树脂复合材料的优点。此外,EPGCSL5被制备成人体运动传感器,证明了其作为运动传感器的应用潜力。

KH550硅烷偶联剂对复合材料结构和介电性能影响

采用KH550硅烷偶联剂对BaTiO3粉体进行了表面处理,用溶液混合法及热压工艺制备了Ba-TiO3/PVDF复合材料。通过扫描电子显微镜对复合材料形貌的分析发现偶联剂的用量对复合材料形态影响较大;用傅立叶变换红外光谱仪和X射线衍射分析了偶联剂用量对BaTiO3/PVDF复合材料微观结构影响;通过阻抗分析仪研究了复合材料的介电性能,发现偶联剂用量对复合材料介电性能影响很大,当偶联剂用量在1%(质量分数)时,BaTiO3体积分数为40%的复合材料介电常数高达51。

含氢聚甲基硅氧烷/聚丙烯酸酯复合乳液研究 Ⅰ.复合乳液的制备及其性能

合成了含氢聚甲基硅氧烷／聚（丙烯酸丁酯－羟甲基丙烯酰胺）复合聚合物乳液。探讨了引发剂用量、反应温度、聚合方法、含氢聚甲基硅氧烷及羟甲基丙烯酰胺含量对聚合反应转化率，聚合及存放稳定性的影响。考察了复合乳液的成膜性及胶膜性质。柔软性能测试表明，所制备的复合乳液可作为织物柔软剂使用。

氟树脂改性漆酚复合涂料的老化性能研究

采用氟树脂对漆酚进行改性,对改性后漆酚涂膜进行了自然老化和人工加速老化测试。通过傅立叶红外光谱(FTIR)、紫外光谱(UV)及扫描电镜(SEM)等手段对老化后的样品进行表征。结果表明,氟树脂含量在30%～90%(wt)时改性样品经过人工加速老化试验后表面出现破坏的时间大于漆酚涂膜,且经模拟太阳光照射120h后,失光率较小;暴露在自然环境中2880h后,表面仍未出现破坏现象。而漆酚涂膜在自然环境中暴露2544h后,表面已被破坏。研究表明,改性漆酚涂膜的耐老化性能较漆酚涂膜有大幅提高。

硅烷芳炔-硅氧烷芳炔嵌段共聚物的合成与表征

合成了不同链段长度的卤代硅氧烷,并用其与间二乙炔基苯格氏试剂反应,合成了两种硅烷芳炔-硅氧烷芳炔嵌段共聚物(SiO-b-PSA),并制成碳纤维增强树脂复合材料。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、旋转流变、差示扫描量热分析(DSC)、热失重分析(TGA)和悬梁臂冲击实验对共聚物及其复合材料的结构和性能进行表征。研究结果表明所合成的共聚物具有优良的耐热性和韧性,硅烷芳炔-硅氧烷芳炔嵌段共聚物在氮气气氛下的Td5高于513℃,1000℃残留率高于78.9%,硅烷芳炔-硅氧烷芳炔嵌段共聚物/碳纤维复合材料的冲击强度高达(30.92±0.44)kJ·m-2。

聚合物成炭阻燃新进展

根据协效阻燃、硅氧烷阻燃、聚合物纳米阻燃和本质阻燃的方法和机理综述了聚合物阻燃在成炭方 面的研究新进展。提高与聚合物基体的相容性、降低聚合物材料的性能损失、提高聚合物的成炭阻燃效率、兼顾对 环境友好已成为聚合物阻燃的研究重点。综合使用多种阻燃方法正成为聚合物阻燃的研究方向。

有机硅乳液的研究及进展

本文介绍了五种类型的有机硅乳液：聚硅氧烷乳液、硅微乳、聚硅氧烷／丙烯酸酯共混乳液、共聚乳液及复合乳液的制备方法，对各种乳液的性能及应用进行了综合评价，提出了有机硅乳液的发展前景。

高活性硅氢加成反应用催化剂的合成及应用

以氯铂酸、四甲基二乙烯基二硅氧烷为原料,合成了氯铂酸-乙烯基硅氧烷配合物;并采用红外跟踪的方法,通过观察红外光谱中SiH键的特征吸收峰的强弱变化,考察了该配合物对含氢硅油与4,4′-二烯丙氧基二苯砜(ABPS)的硅氢加成反应的催化活性;同时,用1HNMR谱图表征了产物的结构。结果表明,该配合物能催化ABPS与含氢硅油的硅氢加成反应,在该反应中其催化活性高于氯铂酸-异丙醇、氯铂酸-四氢呋喃及氯铂酸-乙烯基硅氧烷配合物。

四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶的合成及性能研究

以羟基封端多乙烯基硅油,四苯基环戊二烯酮,α-氯萘为原料,通过Diels-Alder反应制得了一种具有稠环结构的四苯基苯基多乙烯基硅油。并对四苯基苯基多乙烯基硅油进行了表征;并分别以四苯基苯基多乙烯基硅油、含氢硅油,乙烯基硅油为原料,通过硅氢加成反应室温硫化制备了四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶,并对四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶的热性能、拉伸强度、剪切强度的性能进行了测试。结果表明:在四苯基苯基多乙烯基硅油添加量为4%(wt,质量分数)条件下,四苯基苯基甲基乙烯基硅橡胶初始分解温度为449.06℃,拉伸强度为1.42MPa,剪切强度为0.84MPa,热稳定性能和力学性能得到提高。

硅氧烷改性环氧树脂对铝基复合材料制动盘配套闸片摩擦系数的影响

以端羟基聚二甲基硅氧烷(HTPDMS)与环氧树脂(EP)为原料,合成了硅氧烷改性环氧树脂(ES),用其与热固性酚醛(PF)共混(PF/ES)作为黏结剂,与PF、PF与EP共混物(PF/EP)进行比较,研究其耐温性和韧性。并制备了匹配铝基复合材料(AMMC)制动盘的闸片材料,探讨了多种压力和转速条件下黏结剂对刹车片摩擦性能的影响。结果表明,引入HTPDMS提高了EP的耐温性,与PF共混后700℃以上残留物质量较PF提高181.1%;PF/ES具有较高的韧性,其冲击强度较PF和PF/EP分别提高467.1%、270.4%;采用PF/ES制备的闸片在停车制动和高温制动中摩擦系数(COF)稳定、大小适宜、不伤盘;共聚焦显微镜下观察在停车制动阶段出现了不连续的转移膜,主要的磨损形式为黏着磨损、疲劳磨损,高温制动时PF/ES制备的闸片表面存在碳化膜,主要磨损形式为磨粒磨损和氧化磨损。

一(3-氨基)丙基七异丁基笼形硅氧烷改性聚丙交酯树脂的合成及其复合材料性能研究

采用一(3-氨基)丙基七异丁基笼形硅氧烷(AMPOSS)与丙交酯(D,L-LA),在催化剂Sn(Oct)2作用下原位聚合,合成PLA-AMPOSS纳米杂化粒子,并应用红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H-NMR)对其进行结构表征;再将其与聚丙交酯(PLA)溶液进行共混,合成PLA/PLA-AMPOSS纳米复合材料,对复合材料的热稳定性和力学性能进行分析测试。结果表明:AMPOSS与D,L-LA发生了开环共聚,低聚丙交酯成功接枝到AMPOSS表面;复合材料的热重曲线表明PLA-AMPOSS的混入并未改变聚丙交酯树脂的降解机理,且使基体的热稳定性增强;力学性能测试结果表明,PLA-AMPOSS的引入对聚丙交酯树脂有增强增韧的作用,引入含量在10%和15%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率分别最大,为34.6MPa和4.8%。

有机硅乳液的研究及进展

聚合物乳液及技术已成为高分子材料科学和工程的重要领域,在国民经济中发挥着巨大的作用。本文介绍了五种类型的有机硅乳液:聚硅氧烷乳液、硅微乳、聚硅氧烷/丙烯酸酯共混乳液、共聚乳液及复合乳液。阐述了各种乳液的制备方法,对各种乳液的性能及应用进行了综合评价,提出了有机硅乳液的发展前景。

运行复合绝缘子表面憎水特性及微观结构研究

表面憎水性和憎水恢复性是复合绝缘子的重要性能,可以有效减少输电线路沿面闪络事故的发生。为了更好地理解运行复合绝缘子的表面状态,采用多种材料表征方法系统研究了两支运行10年的复合绝缘子伞裙的表面微观结构及憎水特性,并与未运行的样品进行对比。结果表明:由于小分子的扩散,在表面纳米级的深度范围内,运行样品与未运行样品具有相同的化学结构。运行样品的老化发生在表面深度为56~94μm处。此外,运行样品表面形貌粗糙程度、孔隙率显著增加,导致其表面接触角较大,憎水性恢复速率较快。然而运行样品的饱和吸水率也较高,是未运行样品的5~8倍。老化形成的裂纹、孔隙是运行样品憎水性恢复速率加快与吸水率上升的主要原因,但这些孔隙也为小分子的扩散和水分的入侵提供了通道。

碳纤维/聚硅氧硼烷阻燃改性环氧复合材料的制备及性能

以苯硼酸和含磷硅氧烷为主要原料,设计合成了一种以Si-O-B为主链,侧链含苯环和磷杂菲基团的聚硅氧硼烷(PTDOB),在此基础上,以PTDOB为阻燃剂,碳纤维(CF)为增强材料,通过手糊结合模压成型的工艺制备了一种碳纤维/聚硅氧硼烷阻燃改性环氧复合材料(CF/PTDOB-EP)。采用极限氧指数、垂直燃烧、冲击强度和弯曲强度探究了CF/PTDOB-EP的阻燃和力学性能。结果表明,PTDOB的引入有效改善了复合材料的阻燃性能,CF/PTDOB-EP的极限氧指数提高到36.7%,并且通过了UL-94测试的V-1等级,说明PTDOB结构的磷杂菲和Si,B等元素充分发挥了阻燃作用。同时,CF/PTDOB-EP的冲击强度和弯曲强度分别达到120.5kJ/m^(2)和524.3MPa,提高了66.7%和37.4%,这是因为PTDOB结构中刚性的苯环和柔性的Si-O-B结构协同作用,赋予了CF/PTDOB-EP良好的力学性能,从而拓宽了碳纤维增强环氧复合材料的应用范围。

运行复合绝缘子中的小分子硅氧烷研究

复合绝缘子具有优异憎水性和憎水迁移性,有效遏制了电网污闪事故的发生,被广泛用于高压输电线路。复合绝缘子中小分子硅氧烷对其憎水性能具有重要影响,为此利用气相色谱–质谱联用技术（GC-MS）对新出厂和运行复合绝缘子伞裙中小分子种类和含量进行研究。GC-MS测试结果表明：伞裙中的小分子主要为低聚环硅氧烷Dn（n为聚合度）,新出厂和运行复合绝缘子均存在D3—D21小分子。相比于新出厂复合绝缘子,运行复合绝缘子小分子总含量明显偏少;从小分子种类来说,运行复合绝缘子D10及以下小分子含量显著减少,表明D10及以下小分子在憎水迁移性中起主要作用。测试结果发现运行复合绝缘子伞裙中小分子硅氧烷浓度受其位置影响,高压端和中间段伞裙小分子硅氧烷浓度明显小于低压端伞裙。

基于等离子体处理的硅橡胶憎水恢复物理模型及评价方法研究

憎水恢复性是硅橡胶复合绝缘子的特有性能,为保持电网输变电设备外绝缘水平和安全稳定运行提供了重要保障。目前,针对复合绝缘子运行放电工况下表面憎水性减弱及恢复特性,缺少快速有效的定量评估方法。该文利用等离子体处理方法模拟复合绝缘子硅橡胶在运行放电工况下憎水性减弱及恢复现象,基于小分子扩散理论和菲克第二定律建立等离子体老化后的硅橡胶表面憎水恢复的动态物理模型,并通过数学推导得出硅橡胶小分子扩散系数D的计算公式。实验发现,仅经过3min的等离子体处理,硅橡胶表面就转变为完全亲水,且小分子在硅橡胶无机硅氧层中的扩散系数D数量级为10-16 cm^(2)/s。对比等离子体法与涂污法发现,两者对同系列试样的检测结果趋势一致,具有等效性。气相色谱与质谱联用法试验结果表明,硅橡胶中无机填料氢氧化铝(aluminum hydroxide,ATH)的含量越高,硅橡胶中有机小分子总浓度就越低,当硅橡胶中ATH含量增加时,其憎水恢复性则减弱。等离子体处理法测试得到的小分子扩散系数D可用于定量评价运行复合绝缘子硅橡胶的憎水恢复性。

铝硅复合硅氧烷封孔层的制备及耐腐蚀性能

目的提高涂层耐腐蚀性能,并研究封孔剂中铝硅溶胶与硅氧烷的比例对封孔性能的影响。方法以铝硅复合溶胶和甲基三甲氧基硅氧烷(MTMS)为主要原料,通过溶胶-凝胶法制备无机-有机复合封孔剂,并对Cr3C2-NiCr热喷涂涂层进行封孔,探究不同比例的复合封孔剂对涂层耐腐蚀性能的影响。采用X射线衍射(XRD)、热重-差热(TG-DTA)、扫描电子显微镜(SEM)检测研究封孔层物相组成、热稳定性和微观形貌。通过极化曲线和电化学阻抗谱测试研究封孔前后涂层的耐腐蚀性能,并以全浸泡腐蚀试验对其耐腐蚀性能进一步探究。结果铝硅复合硅氧烷封孔剂的固化温度在120℃左右,固化后,涂层表面光滑致密,封孔剂的耐热温度在300℃左右。该封孔剂对涂层孔隙具有良好的填充作用。当铝硅复合溶胶和硅氧烷质量比为3︰2时,涂层的耐腐蚀性最好,其自腐蚀电流密度和阻抗分别为8.671×10^–6 A/cm2和4593Ω·cm^2,全浸泡腐蚀速率为4.17×10^-3 g/(m^2·h)。随着封孔剂中MTMS比例增加,固化过程中不断有裂纹产生,导致涂层的耐腐蚀性能不断降低。结论制备的封孔剂显著提高了涂层的耐腐蚀性能,并且在MTMS质量分数为40%时,其耐腐蚀性能最优。

PEO-硅氧烷复合膜层在酸性介质中的耐腐蚀性能

为了防止腐蚀介质通过等离子体电解氧化(PEO)膜上的微孔或微裂纹等微观缺陷向基底渗透,采用由四乙氧基硅烷(TEOS)和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MAPTS)形成的硅氧烷聚合物溶胶对Al-Zn-Mg-Cu合金表面的PEO膜进行封孔,得到PEO-硅氧烷复合膜层。采用傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)分析了硅氧烷膜的化学结构,通过扫描电子显微镜(SEM)观察了PEO膜和PEO-硅氧烷复合膜层的微观形貌,通过电化学阻抗谱(EIS)和动电位极化曲线测量对比了PEO膜和PEO-硅氧烷复合膜层在酸性腐蚀介质中的腐蚀行为。结果表明,采用硅氧烷聚合物溶胶处理能够在PEO膜上形成连续的硅氧烷膜,所得的PEO-硅氧烷复合膜层在酸性腐蚀介质中的耐腐蚀性能远优于PEO膜层。

硅氧烷改性硅溶胶复合涂膜的制备及其性能研究

采用溶胶-凝胶法以硅氧烷和硅溶胶制备了改性硅溶胶复合涂料,并将其喷涂在硅酸钙板表面。研究了硅氧烷种类、硅溶胶的pH、滴加顺序、反应温度、反应时间和原料配比对产物及其涂膜性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪和接触角测定仪对涂膜进行了表征。当选用甲基三乙氧基硅烷(MTES),调节硅溶胶p H为3~4,MTES与Si O2的质量比为6∶1,在80°C下反应8 h时,所得复合涂料稳定,其涂膜表面光滑,铅笔硬度6H,附着力0级,水接触角81.0°,热稳定性良好。