热塑型聚酰亚胺的制备及其粘接性能研究

为了改善两层型挠性覆铜板(2L-FCCL)中热塑型聚酰亚胺(TPI)对热固型聚酰亚胺(PI)薄膜和铜箔的粘接性,本文选用具有柔性结构的芳香二酐单体和芳香或脂环的二异氰酸酯单体通过一步反应制备得到TPI样品,然后将其直接涂覆在表面经过预处理的商品化热固型PI薄膜上得到复合膜,最后经过高温热压得到相应的2L-FCCL。通过观察所得TPI反应液的状态并进行DSC测试,选定了有机溶剂可溶且Tg为226.5℃的TPI-8;然后通过TGA、TMA和拉伸试验测得TPI-8的2%热分解温度(T2%)为464℃、50~200℃的热膨胀系数(CTE)为64.25×10^(-6)℃^(-1)、拉伸强度为64.52MPa、弹性模量为1.75 GPa、断裂伸长率为62%,并通过FTIR对其化学结构进行了确认;最后分别研究了两种热固型PI薄膜的碱水预处理时间对所得FCCL粘接性能的影响,发现其中SPI膜经60℃碱水处理1 min和3 min后得到的FCCL90°剥离强度(90°PS)≥0.7 N/mm且最大值达到0.94 N/mm,而UPI膜经同样热碱水处理1~7 min后得到的FCCL 90°PS均≤0.6 N/mm。因此,采用本方法可一步快速简单的制备可溶解且热学性能、力学性能、尺寸稳定性较好的TPI,同时其对铜箔以及表面经过碱水预处理的SPI具有较好的粘接性能,满足FCCL相关标准的要求。

基于香草醛的热固性树脂研究进展

香草醛是一种可由木质素磺酸盐生产的单芳香化合物,其化学结构独特,已成为生物基材料领域研究热点。本文首先介绍了基于香草醛的热固性高分子材料包括环氧树脂、苯并噁嗪、酚醛树脂、丙烯酸树脂等研究进展,着重论述了基于香草醛特征结构进行化学转化以及制备交联结构产物的过程。进而,本文总结了含有动态共价键的香草醛基热固性材料研究进展。香草醛的醛基有利于缩醛、亚胺、硫缩醛等动态化学基团的引入,而通过交联体系的选择可有效引入动态二硫键、D-A加成键及β-羟基酯基团。在总结香草醛基热固性材料的特点及发展应用的基础上,本文展望了香草醛基热固性树脂在原料获取、产品制备、回收利用及有效降解等方面可持续性所面临的挑战。

可回收热固性环氧树脂及其玻纤增强复合材料性能研究

为了研究可回收环氧树脂R与风电叶片中常规环氧灌注树脂的区别,采用真空灌注工艺制备了玻璃纤维增强可回收热固性复合材料,对比分析了树脂之间的材料性能以及其复合材料之间的力学性能。结果表明,可回收树脂R的粘度与常规灌注树脂相近,适用期长于常规灌注树脂,适用于风电叶片的真空灌注工艺;放热峰出现时间略早于常规灌注树脂,有利于减少生产工时;其本体性能、复合材料力学性能与常规灌注树脂大体相当;可回收树脂R与常规灌注树脂的之间具有良好的界面性能,表明该树脂可以通过先制备部件然后整体灌注成型的方式制造大型复合材料制件。

碳纤维增强树脂基复合材料界面改性及应用进展

轻质高强的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)在碳达峰和碳中和的国家战略中展现出重要的研究价值,提高复合材料界面结合强度是重点和难点问题。针对碳纤维表面浸润性差和力学性能转化率低的问题,简述了CFRP界面增强理论和碳纤维表面处理方法,重点阐述了氧化法、化学接枝和涂层法,用物理或化学手段提高复合材料力学性能。此外,从热固性树脂和热塑性树脂两种基体材料的各自性能特点分析了碳纤维与树脂基体适配性的问题,提出了不同的解决方案。最后,介绍了CFRP在航空、风电叶片和新能源汽车领域的研究进展,提出了飞机轻量化、风机大型化和电车普及背景下材料研究的发展建议,如优化针对高强或高模等具有不同表面形态碳纤维的特定表面改性技术,开发针对不同树脂的改性方法,研发不同类别及应用场景下的碳纤维上浆剂,加强复合材料界面增强理论和界面表征技术研究,制定碳纤维复合材料标准化体系。

纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程数值模拟研究进展

纤维增强热固性树脂基复合材料在高端制造领域应用广泛,其固化过程涉及树脂流动、固化反应发生、残余应力引发固化变形等多个步骤。数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料的工艺成型过程是一个多场耦合的复杂问题,建立完善的数值模拟方法用来预测其成型过程中的固化行为对于工艺类型选择、工艺参数设计和复合材料构件性能优化具有重要的理论与实践意义。本文归纳了数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程的主要研究进展,并讨论了不同数值模型的适用条件,通过分析同一问题不同模型的适用条件可以为复合材料固化工艺及参数设计的选择提供指导。提升精度和降低成本是数值模型迭代优化的主要研究方向。在此基础上,本文对数值模拟纤维增强热固性树脂基复合材料成型过程进行了总结,并认为未来可以从复合材料的树脂流动多尺度建模、机器学习与材料基因组方法在复合材料的构件优化设计中的应用和残余应力对复合材料的性能及使用寿命的影响等方面开展研究。

玻纤网覆盖下不同外墙保温材料火灾行为研究

为探究玻璃纤维网对热固性、热塑性外墙保温材料燃烧性能的影响,采用锥型量热仪进行燃烧实验研究,并对燃烧产生的各项参数进行分析。结果表明,玻璃纤维网会增大保温板材的点燃时间、热释放速率、生烟速率等相关参数。热固性材料的部分火灾行为受玻璃纤维网的影响较为明显,但在引燃性和火灾传播性能方面所受影响较小。热塑性材料中,玻璃纤维网对于XPS的引燃性、释热性、火灾传播性能及EPS的生烟性影响较大。玻璃纤维网使PUF、EPS的火灾增长指数小幅度降低,有抑制火焰蔓延的作用。

二阶热固性环氧沥青桥面铺装黏层黏结性能试验研究

该文以宜昌伍家岗长江大桥为工程依托,针对铺装结构中RA沥青混凝土与高黏高弹SMA沥青混凝土层间的二阶热固性环氧沥青材料的不同洒布量、不同第一阶段固化时间、不同养护时间、不同服役温度下的界面抗剪与拉拔强度以及洒布量对耐剪切疲劳性能的影响开展研究。研究结果表明:随着二阶热固性环氧沥青洒布量的增加,黏结与抗剪强度提高,结构耐剪切疲劳性能增强,施工环境温度为25~35℃时,二阶热固性环氧沥青黏结层与高黏高弹SMA的施工间隔建议44~52 h,施工完成后封闭养护时间应大于7 d,二阶热固性环氧沥青黏层可实现组合铺装结构的25℃抗剪强度≥3.8 MPa,拉拔强度≥1.7 MPa,60℃抗剪强度≥1.7 MPa,拉拔强度≥0.9 MPa,研究结果对二阶热固性环氧沥青材料在桥面铺装工程中的应用具有指导意义。

废弃热固性复合材料应用于沥青混合料的研究进展

本文综述了废弃热固性复合材料应用于沥青混合料的研究进展,废弃热固性复合材料既可以作为沥青改性剂又可以作为填料,在路用性能方面起到促进作用。废弃玻璃钢作为改性剂能显著提高沥青混合料的高温性能、抗车辙能力、耐湿热性能和低温开裂能力,这是由于沥青混合料中玻璃钢网络形成稳定的三维结构,玻璃钢组分通过溶胀与吸附桥接作用可增加沥青组分结构中的大分子组分。玻璃钢粉末作为沥青混合料填料能提高沥青混合料的中、高温性能、抗车辙性能和抗疲劳性能,这是由于玻璃钢粉末与沥青的粘附性能优异,在沥青混合料内部,玻璃钢可以形成良好的嵌锁骨架结构并可以形成密实充填。同时,总结了废弃热固性复合材料在沥青混合料中的作用机制,最后对废弃热固性复合材料在道路工程中的广泛应用进行了展望。

热固性树脂基复合材料在表面防护领域的研究现状

热固性树脂因其固化后不溶不融、硬度高、比刚性大、耐高温且成品具有优异的尺寸稳定性,在防护涂料、轨道交通、航空航天等广大应用领域获得了认可。然而,随着材料技术的高速发展,传统热固性树脂的力学性能已难以满足各行各业选用材料的性能要求。针对此类问题,目前的解决方案主要围绕新型热固性树脂的研发和对传统热固性树脂进行改性两方面。改性后的热固性树脂综合性能得到了显著提升,且制备周期较短,在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等领域起着至关重要的作用。本文综述了近年来热固性树脂基复合材料在抗烧蚀、耐磨损和耐腐蚀等表面防护领域的研究现状,并对其材料种类、防护机理及环境对其性能的影响进行了梳理和总结,探讨了热固性树脂基复合材料未来的发展方向,可为其在接下来的研究中提供理论和技术参考。

共聚型耐高温热固性聚酰亚胺树脂的制备与性能研究

航空航天、国防军工、电子设备等领域对材料的耐温等级提出了越来越高的要求。为进一步改善热固性聚酰亚胺材料的耐温性能,以3,4′-二氨基二苯醚(3,4′-ODA)为二胺,4-苯乙炔基苯酐(4-PEPA)为封端剂,利用异构的2,3,3′,4′-联苯四甲酸二酐(a-BPDA)和2,3,3′,4′-二苯醚四甲酸二酐(a-ODPA)进行共聚改性制备一类热固性聚酰亚胺材料。利用红外光谱、X射线衍射、差示扫描量热分别表征了其化学结构、聚集态结构及热性能。结果表明,实验获得了聚合度为6的聚酰亚胺预聚体,其结构主要是非晶态结构,易溶解于有机溶剂。同时,预聚体材料玻璃化转变温度为196~209℃,固化后树脂的玻璃化转变温度由273℃提高到305℃,提高了32℃。该类共聚型热固性聚酰亚胺在高温部件和复杂结构件中具有潜在应用价值。

可化学降解类聚烯烃材料的制备及性能研究

聚烯烃(主要是聚乙烯和聚丙烯)是应用最为广泛的高分子材料之一,但其广泛的使用也带来了日益严重的环境污染,为人类生存和地球生态圈带来了前所未有的挑战。通过开环易位聚合(ROMP)的方法合成“类聚烯烃”,合成步骤简单,在控制聚合物组成、分子量和分散性等方面具有显著优势,可以通过引入极性官能团合成对环境友好、绿色的可降解“类聚烯烃”材料。以二醇和十一烯酰氯为原料,合成了3种双烯酯类单体,在GrubbsⅡ催化剂的作用下分别与环辛烯(COE)、二聚环戊二烯(DCPD)生成热塑型和热固型2种类聚烯烃,并进行了结构表征和性能测试。研究结果表明,所合成的类聚烯烃材料的力学性能良好且可化学降解。

可降解热固性树脂研究进展

传统的热固性树脂因不可逆的交联网络结构而不溶、不熔,导致其难以降解回收,造成环境污染及资源浪费。通过分子设计,将可裂解键或动态共价键引入到热固性树脂的交联网络,在一定的降解条件可实现传统热固性树脂的可控降解是解决上述问题的有效途径之一。介绍了传统热固性树脂回收利用面临的问题,综述了不同类型可降解热固性树脂的降解机理、制备方法及可回收性,最后指出目前可降解热固性树脂存在的问题,并对未来重点的研究方向进行展望。

碳纤维增强热固性织物预浸料压实行为的试验研究

以万能试验机为平台设计了一种表征预浸料压实行为的试验方法,探究了国内外两种型号碳纤维/环氧树脂织物预浸料在不同温度、压力及铺层数下的受压响应变化规律,以此研究了在热压罐成型过程中预浸料未发生固化反应前的压实行为。结果表明:在阶梯式加压试验条件下,预浸料压实过程包括受压起始突变阶段、力保载蠕变阶段和加载后期厚度趋近阶段;压实应变随温度升高而增加,但达到一定温度后应变开始趋近于一个极限应变,18层铺层下,Cycom970预浸料在85℃之后达到极限应变0.186,国产预浸料在105℃之后达到极限应变0.301;不同压力、铺层数也会对预浸料压实行为产生影响,但两种预浸料表现出不同的变化规律。

碳纳米管改性热固性树脂的研究进展

随着科技的进步,碳纳米管因其独特的性能,在材料科学领域引起了广泛的研究关注。碳纳米管是一种性能优异的一维量子材料,有良好的导电特性、力学特性和导热特性;热固性树脂是一种高分子聚合物材料,其分子链通过化学交联能形成坚固的三维网络结构,有出众的耐老化、抗腐蚀、耐热等特点。从力学性能、耐热性能、导电性能和电磁性能四方面总结了碳纳米管改性热固性树脂的研究进展,也为下一步的研究提供了方向。

连续碳纤维增强热固性预浸料层间滑移行为的研究

复合材料热压罐成型过程中,预浸料的层间滑移性能是影响带曲率构件成型质量的一项重要指标。利用自行设计的测试装置探究了两种不同型号碳纤维/环氧树脂预浸料在不同温度、不同压强及连续升温滑移下的层间滑移行为。结果表明:温度是影响预浸料层间滑移行为的重要因素,温度的改变使树脂黏度产生变化,同时改变了树脂在预浸料表面的分布,导致层间滑移阻力发生变化;预浸料层间滑移阻力随压强的增加而增大,600 kPa压强下预浸料的树脂层仍能起到润滑作用,摩擦机制不发生改变;两种预浸料层间滑移行为随温度升高变化趋势不同,Cycom970和国产预浸料分别在65℃左右、145℃左右时被加压可使预浸料层受到较小的滑移阻力。

玻璃纤维增强热固性复合材料的回收利用

玻璃纤维增强热固性聚合物复合材料(GFRP)在各种工业领域中被广泛应用,其优异的力学性能和耐腐蚀性使其成为替代传统材料的理想选择。目前,全球聚合物复合材料年产量超过1600万t,并以约8%的年增长率不断增加。然而,GFRP的废弃物处理一直是一个挑战,因为热固性基体难以降解且复合材料很难进行有效的回收利用。据统计,仅有不到10%的废料得到回收利用,特别是在风电行业,废弃叶片的回收面临巨大挑战。随着风电设备的装机容量不断增加,风电叶片的回收需求迫在眉睫。目前,机械粉碎虽然是主要的回收工艺,但化学回收和热解回收处理后的纤维质量较高而显示出更大的潜在优势。然而,各种工艺的需求尚未得到充分的解释,影响了经济价值及工艺可行性评估。总结了玻璃纤维增强热固性聚合物复合材料的化学回收和热解回收利用方法,并讨论了相关挑战和未来发展趋势,旨在推动GFRP废弃物的有效处理和资源化利用。

小型断路器外壳热固改热塑对短路分断性能的影响与优化

为研究小型断路器(MCB)外壳材料的机械强度、抗高温电弧能力、产气量和介质恢复强度等特性,以及结构形式对其短路分断能力的影响,基于小型断路器外壳材料从某热固性的团状模塑料(BMC)改为某热塑性的PA6尼龙塑料的设计和某PA6材料特性,对外壳结构进行初步优化,通过不同外壳材料与结构的组合方案进行短路分断试验并获得试验数据。基于试验数据与试验后拆样信息划分燃弧阶段,探究各阶段燃弧时间、能量分布、稳定性与外壳材料及结构的关系,进行二次结构优化设计,最终通过短路分断试验。试验结果表明,热固改热塑的结构优化合理,对小型断路器短路分断试验的分析方法有效,可为同类产品热固改热塑设计与分析提供参考。

废弃风电叶片材料的机械法回收及资源化利用技术研究

随着风电行业的高速发展,风电叶片也逐渐进入到了退役或更新阶段,预计到2025年后,每年将有数万吨的废弃风电叶片需要处理。以退役风电叶片材料资源化利用的一种方式(机械回收及资源化利用技术)为例,主要从热固性复合材料破碎机械设备和产物再利用进行分析,对机械回收法处理废弃风电叶片材料提出建议,可作为废弃风电叶片材料资源化利用的参考。

浸渍胶膜纸饰面人造板常见问题及解决办法

浸渍胶膜纸压贴固化后有耐磨、耐划痕、耐高温、耐酸碱腐蚀等特性,并具有装饰性强、使用寿命长和性价比高等优点,广泛应用于人造板饰面。本文深入剖析浸渍胶膜纸饰面人造板常见的外观质量和理化性能问题及其产生的原因,并提出相应的解决方案,以期为行业提高浸渍胶膜纸饰面人造板质量提供参考。

浸渍胶膜纸饰面人造板气味释放研究进展

综述了国内外对浸渍胶膜纸饰面人造板及其原辅料气味释放的相关研究,从人造板制备用木材、胶黏剂、装饰纸等方面探讨了浸渍胶膜纸饰面人造板的气味来源及化学成分,为浸渍胶膜纸饰面人造板及制品的气味控制提供参考。