先进树脂基复合材料RTM成型工艺研究及应用进展

复合材料的成型工艺是改进并提升先进树脂基复合材料性能的关键,而树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种环保高效、成本低、高精度的闭模成型工艺。概述并分析了传统RTM成型工艺过程及优缺点,并对高压树脂传递模塑成型(HPRTM)、轻质树脂传递模塑成型(LRTM)、真空辅助树脂灌注工艺(VARTM)、西门(Seeman)树脂浸渍技术(SCRIM P)等RTM衍生成型工艺的研究进展与应用进行了介绍分析。

先进复合材料自动铺带技术

人类社会的发展,科技的进步都让复合材料登上了工业制造的舞台中央。自动铺带技术是一种自动化数控制造技术,如今凭借其成本低、效率高等明显优势成为了制造大型复杂组件的不二选择。概述了自动铺带技术在全球的发展情况,详细介绍了自动铺带技术的应用领域和技术工艺方法,在此基础上展望了自动铺带技术在我国的发展前景。

一种新型聚苯并咪唑阴离子交换膜的制备与性能研究

通过两步反应合成一种新型双环氧端基季铵盐TQ,以该季铵盐为交联剂,利用其结构中的环氧基与一种聚苯并咪唑(H_(2)N-PBI)的侧氨基反应,通过控制环氧基与氨基的摩尔比,制备了一系列具有不同离子交换容量的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H_(2)N-PBI-TQ(x/y)(x/y指聚合物H_(2)N-PBI的侧氨基与季铵盐TQ的环氧基团摩尔比)。以双酚A二缩水甘油醚为共交联剂,通过控制这两种交联剂的摩尔比,制备了一系列具有不同交联密度的新型聚苯并咪唑阴离子交换膜H_(2)N-PBI-TQ(x)-A。结果表明:这些阴离子交换膜具有良好的力学性能和热稳定性,且随着离子交换容量的升高,膜的吸水率、溶胀率及离子电导率也相应升高。与由Nafion212膜组装的钒液流单电池相比,由H_(2)N-PBI-TQ(1∶1.0)-A组装的单电池在电流密度80mA/cm^(2)下,有更大的充放电容量以及更高的能量效率,并且在该单电池充放电循环100圈之后,库仑效率、电压效率以及能量效率均未出现明显的下降,同时还保持了比较高的放电残余容量(57%),显示出良好的循环稳定性。

EP/HGMS-EHS/HGMS复合浮力材料的制备及性能

通过滚球法制备了空心玻璃微珠(HGMS)增强环氧树脂(EP)空心球(HGMS-EHS),并将其作为轻质填料与EP,HGMS复合,然后再通过模压法制备了EP/HGMS-EHS/HGMS三相复合浮力材料,对其抗压缩强度、密度、微观形貌等性能进行了研究。结果表明:HGMS-EHS可以明显降低三相复合浮力材料的密度,同时使其保持一定的抗压缩强度。当HGMS-EHS密度为0.125g/cm^3且质量分数为60%时,三相复合浮力材料的密度为0.387g/cm^3,抗压缩强度为9.3MPa,适合于930m海域中工作。

轻质混凝土技术问题综述

从发展、分类、填料体积分数原理、轻量化原理及技术问题、工程应用、性能影响因素等方面对轻质混凝土材料进行了介绍,提出了目前存在的问题,展望了轻质混凝土的研究方向,可以为轻质混凝土的制备和应用提供参考。

高纯碳纤维毡材料的应用、纯化方法和检测方法

轻质碳纤维毡以其优越的耐高温性能、高温保温性能、易成型加工性能和低杂质含量而广泛应用于太阳能多晶硅炉、单晶硅炉、半导体炉、蓝宝石炉、拉丝炉、高端冶金热处理炉等高温保温环境。从碳纤维毡的纯度方面入手,对高纯碳纤维毡材料的应用、纯化方法和检测方法进行了概述,特别是对高纯碳纤维毡的物理和化学纯化方法、ICP和GDMS两种元素检测方法进行了介绍,为高纯碳纤维毡的制备、检测和应用提供了一些建议。

轻质混凝土的制备研究综述

轻质混凝土有轻质、抗震性、保温性和耐火性等优异性能,被广泛用于轻质墙板和空心砌块等建筑领域。对八大类轻质混凝土如发泡混凝土、EPS、生物基、陶粒、橡胶、HGMS、膨胀页岩和塑料填充混凝土等轻质混凝土的制备方法和性能进行总结和介绍,并为轻质混凝土的制备和应用提供一些建议。

丙烯酸/钢渣人造大理石的制备及性能研究

以丙烯酸树脂为基体、钢渣为填料、甲基丙烯酸正丁酯为活性稀释剂,采用浇注成型法制备了丙烯酸/钢渣人造大理石。研究结果表明,丙烯酸/钢渣(200目)(质量比1:2)人造大理石的压缩强度和弯曲强度分别达到123.8 MPa和51.7 MPa;加入甲基丙烯酸正丁酯后,人造大理石的压缩强度和弯曲强度有所降低,活性稀释剂的选择要慎重。扫描电镜测试表明,钢渣在丙烯酸树脂中分散性比较好,但是界面结合性有待提高,需要对制备工艺进行改善。丙烯酸/钢渣人造大理石的制备取得了较好的力学性能,人造大理石材料的制备可以提高钢渣材料的附加值,为钢渣材料的应用提供了一条新的途径。

高导热硅酯复合材料的制备及性能

以氮化铝为导热填料,二甲基硅氧烷、羟基硅氧烷或苯甲基硅氧烷为基体,采用高速搅拌-真空脱泡法成功制备高导热硅酯复合材料。研究了填料表面状态、用量和基体类型对导热硅酯导热性的影响。结果表明,较优配方为300份接枝改性的氮化铝(粒径3~5μm)+100份PMX-200二甲基硅氧烷。采用该配方所得导热硅酯复合材料的导热系数为1.28 W/(m·K),耐温性能优良,氮化铝颗粒在其中分散均匀。

PE-LLD/Al_2O_3导热复合材料的制备及性能

通过哈克密炼–模压成型法制备了线型低密度聚乙烯(PE-LLD)/Al_2O_3复合材料,并在不同温度条件下对复合材料的导热性能进行研究。通过扫描电子显微镜、热失重分析仪、差示扫描量热仪、激光导热仪和精密阻抗分析仪研究了复合材料中Al_2O_3的分散性及复合材料的热稳定性、熔融行为、导热性能和介电性能。结果表明,Al_2O_3均匀分散在PE-LLD基体中;添加微米级Al_2O_3后,复合材料的熔点和熔融焓变化不大,热稳定性能有所提高;当Al_2O_3添加量为100份时,复合材料的热导率为1.426W/(m·K),比纯PE-LLD的热导率提高218.0%;随着温度的升高,Al_2O_3的添加量越多,复合材料的热导率降低越明显;随着Al_2O_3添加量的增加,复合材料的介电常数和介电损耗增大,在低频时增加更明显。

改性逆热致相分离法制备亲水性聚醚砜超滤膜及其性能

通过在非低临界共溶温度三元成膜体系聚醚砜(PES)/N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)/一缩二乙二醇(DEG)中添加亲水性超支化聚酯(HBPE)成功构建了四元低临界共溶温度(LCST)成膜体系,采用改性逆热致相分离(m-RTIPS)法一步制备了亲水性PES微孔膜。通过扫描电镜、亲水性、渗透性和力学性能实验研究了LCST体系的构建机理和HBPE添加量对膜结构和性能的影响。结果表明,随着HBPE质量比的增加,铸膜液体系的LCST降低;以m-RTIPS法所制得的膜表面开孔率较高、平均孔径较大且可抑制膜断面指状孔的形成并向双连续结构转变,同时膜的渗透性能和力学性能均优于NIPS法所制膜;膜表面的接触角随HBPE质量比的增加而减小,表面膜的亲水性得到改善,抗污染能力增强。

燃料电池用新型磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物的合成与性能

通过两步反应合成了一种邻二氨基单体4-苯氧基-1,2-苯二胺(POPDA),并将它与4,4’-二苯醚二甲酸(DCDPE)、5-氨基间苯二甲酸(APA)及3,3’-二氨基联苯胺(DAB)在多聚磷酸介质中进行无规共聚,合成了一种新型聚(醚酮苯并咪唑)共聚物(PEKBI-x,x指POPDA在芳胺单体(POPDA和DAB)中的摩尔分数)。以发烟硫酸为磺化试剂,通过后磺化反应合成了相应的磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物(SPEKBI-x)。利用SPEKBI-x结构中APA单元的侧氨基与交联剂1,2,7,8-二环氧辛烷结构中的环氧基团反应,制备了一系列磺化聚(醚酮苯并咪唑)共聚物交联膜(SPEKBI-x-CL)。采用热重分析、拉伸测试、Fenton实验等研究了质子交换膜的热稳定性、力学性能、离子交换容量、吸水率、溶胀率、质子电导率、抗自由基氧化稳定性及电池性能。结果表明:所制得的交联膜具有很高的离子交换容量(2.88~3.28 meq/g)、良好的力学性能和热稳定性,膜的质子电导率随着共聚物结构中POPDA单元含量的增加而增大。单电池初步测试结果表明:由SPEKBI-0.50-CL交联膜所组装的H2-O2单电池在80℃、80%相对湿度和100 kPa背压下的最大输出功率密度(PD,max)达到662 mW/cm2,高于由Nafion212所组装的H2-O2单电池在相同条件下的发电性能(PD,max=631 mW/cm2)。

基于一种新型含菲并咪唑基二胺单体的聚酰亚胺的合成与性能

通过三步反应合成了一种新型具有高度扭曲构型的芳香二胺单体1,2-双(4-(4-氨基-2-三氟甲基苯氧基)苯基)-菲并[9,10-d]咪唑(PIPOTFA),将它与四种商业化二酐4,4'-六氟异丙基邻苯二甲酸酐(6FDA)、3,3',4,4'-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、3,3',4,4'-联苯四甲酸二酐(BPDA)和3,3',4,4'-二苯甲酮四甲酸二酐(BTDA)通过高温一步法聚合制得了四种聚酰亚胺均聚物。这些聚酰亚胺在N-甲基吡咯烷酮(NMP)、N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和N,N-二甲基甲酰胺(DMF)等非质子极性溶剂中均具有良好的溶解性。热分析测试结果表明,这些聚酰亚胺具有优异的热稳定性,其玻璃化转变温度在265~290℃之间,氮气气氛下5%和10%热失重温度分别为517~561℃和547~587℃,700℃时的残炭率为60%~70%。这些聚酰亚胺薄膜呈淡黄色,在450nm处的透过率为11%~68%,截止波长为375~383nm。

双酚A型邻苯二甲腈树脂改性硅炔杂化树脂及其复合材料性能

采用双酚A型邻苯二甲腈预聚树脂(BAPh-P)改性聚(间二乙炔基苯-二甲基硅烷)树脂(PDMP)制备了双酚A型邻苯二甲腈/聚(间二乙炔基苯-二甲基硅烷)树脂(PBA),利用DSC、FTIR、流变分析、TGA等技术分析其固化行为、黏度以及耐热性变化。结果表明,PBA树脂固化峰值温度较PDMP升高;固化反应主要为炔基的Diels-Alder和加成反应、氰基进一步交联生成三嗪环和酞菁环等结构反应;BAPh-P的加入提升了PDMP在空气下的耐热性,PBA-1(PDMP:BAPh-P质量比为5∶1)树脂固化物在N_(2)和空气氛围质量损失5%的温度(T_(d5))分别为640.6℃和591℃,1000℃质量保留率为89.0%和26.9%;随着BAPh-P质量增加,PBA树脂固化物T_(d5)呈下降趋势,但空气中T_(d5)均高于PDMP;石英纤维增强PBA树脂基(QF/PBA)复合材料随BAPh-P质量增加室温弯曲强度逐渐升高,高温弯曲强度先升高后降低;其中QF/PBA-2复合材料室温和400℃弯曲强度分别为363 MPa和330 MPa,较PDMP分别提升91%和214%,室温和400℃的层间剪切强度(ILSS)分别为37.5 MPa和22.2 MPa。

丙烯酸/钢渣人造大理石中试样品的制备及综合性能研究

以丙烯酸树脂为基体、钢渣为填料、甲基丙烯酸甲酯为活性稀释剂、TMPTA为助交联剂,采用浇注成型法制备了丙烯酸/钢渣人造大理石,并对人造大理石进行了高温老化试验,对人造石的表观形貌、微观形貌、压缩强度、弯曲强度、拉伸强度、耐磨性和阻燃性能进行研究。结果表明:人造大理石表面光洁、纯黑色,其中钢渣分散均匀,结合紧密;压缩强度和弯曲强度分别达到139.9 MPa和52 MPa,150℃×24 h加速老化后,压缩强度和弯曲强度分别变为132.5 MPa和45.9 MPa;拉伸强度达到了65.9 MPa,为脆性断裂;经过20万转水沙混合物摩擦后,质量保留率保持在99.7%以上;氧指数达到了38%。丙烯酸/钢渣人造大理石具有较好的综合性能,人造大理石材料的制备可以提高钢渣材料的附加值,为钢渣材料的应用提供了一条新途径。

炭/炭复合材料在太阳能单晶硅长晶炉中的应用

太阳能单晶硅炉需要为单晶硅晶体生长提供稳定的高温热场环境(约1500℃),既需要耐高温保温材料保证热场的温度梯度,又需要耐高温结构材料支撑长晶坩埚并均匀传输热量。炭/炭复合材料本身具有优异的耐高温性能(真空或惰性气体条件>2800℃),同时低密度炭/炭复合材料具有优异的高温保温性能,高密度炭/炭复合材料具有优异的力学性能和传热性能。立足太阳能单晶硅长晶炉的产业应用需求,对炭/炭复合材料的性能、应用、分类和制备方法及表面处理进行了系统性介绍,希望对大尺寸晶体生长炉用炭/炭复合材料的制备和应用提供一些借鉴。