国产T800S级碳纤维表面特性对复合材料界面性能影响研究

对两种国产T800S级碳纤维与进口T800S碳纤维表面特性及其复合材料界面性能的关联性进行了研究。通过扫描电镜(SEM)与原子力显微镜(AFM)对三种碳纤维的表面形貌与粗糙度进行了表征;采用X射线光电子能谱(XPS)对三种碳纤维表面化学官能团比例进行了分峰计算;通过碳纤维表面静态接触角对纤维表面浸润性进行了分析。制备并表征了碳纤维NOL环与单向复合材料的力学性能与微观破坏形貌,通过对比分析确定了影响复合材料界面性能的关键性因素,对复合材料界面性能的进一步提升具有指导意义。

悬浮改性耐高温环氧树脂基复合材料的性能与增韧机制

针对热塑性树脂改性环氧树脂体系黏度迅速增加的问题,本工作采用酚酞基聚芳醚酮(PEK⁃C)悬浮增韧改性耐高温环氧树脂,研究了PEK⁃C悬浮法和溶解法增韧对改性树脂体系的流变性能、增韧效果和耐热性能的影响。结果表明,PEK⁃C悬浮体系的稳定性能较好,规避了PEK⁃C溶解体系黏度高的问题,在室温下的黏度满足湿法缠绕的要求。PEK⁃C在环氧树脂悬浮体系中的溶解性能优异,对环氧树脂本身固化反应和PEK⁃C相分离过程的影响较小。本工作将改性树脂体系和原树脂体系湿法缠绕成型碳纤维复合材料层压板,证明PEK⁃C的引入提升了复合材料的力学性能,通过扫描电子显微镜(SEM)和显微镜表征了层压板拉伸断面的微观结构,探究了PEK⁃C改性碳纤维复合材料的增韧机制。

室温固化-高温反应增强型硅橡胶涂料

针对固体火箭发动机外防热需求,采用α,ω-二羟基聚硅氧烷为基体树脂,添加酚醛树脂粉及其他耐烧蚀填料,制备室温固化-高温反应增强型的硅橡胶涂料,研究聚硅氧烷分子链长、酚醛树脂粉含量对耐烧蚀涂料性能的影响,并进行配方优化制备轻质防隔热耐烧蚀硅橡胶涂料。采用力学性能分析、热物理常数测试、热失重分析、扫描电镜、氧-乙炔焰烧蚀等方法对涂层性能进行表征。研究表明,酚醛树脂粉可显著提升涂层的力学性能、耐烧蚀性能,涂层具备室温固化-高温反应增强特性,微观具有互相穿插的双重交联网络结构。通过对涂料进行系列配方优化,获得了综合性能较优异的防隔热耐烧蚀涂料,其具备可室温固化、轻质、隔热性好、与基底附着力强、力学性能优异、耐烧蚀、耐高温、易于施工等特点。

酚酞基聚芳醚酮增韧改性环氧树脂的结构与性能

针对耐高温环氧树脂韧性低的问题,采用酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)增韧改性耐高温环氧树脂。研究了PEK-C相对分子质量和含量对改性树脂的固化反应、增韧效果和耐热性能的影响。结果表明,PEK-C的加入对固化反应、耐热性能的影响较小,但会显著提升环氧树脂的韧性,且在一定范围内,PEK-C的相对分子质量和添加量越大,增韧效果越好。15%相对分子质量为8×104的PEK-C改性树脂具有最佳的力学性能,其拉伸强度和断裂伸长率分别达到了80 MPa和3.1%,较未改性树脂分别提高了68%和121%,冲击韧性高达23.3 kJ/m2,较未改性树脂提升了99%。采用透射电子显微镜表征了不同PEK-C含量改性树脂的微观相结构,结果表明,随PEK-C含量增加,依次观测到了从海岛相到双连续再到相反转的相结构转变。

表面改性空心玻璃微珠对隔热涂料性能的影响

针对固体火箭发动机壳体的外热防护需求,采用环氧改性有机硅为基体树脂,添加表面改性空心玻璃微珠及其他填料,制备可室温固化的轻质隔热涂料,研究空心玻璃微珠表面改性及其含量对环氧改性有机硅涂料性能的影响。采用力学性能分析、热物理常数测试、红外光谱、扫描电镜等方法对涂料的性能进行了表征。HGM-3空心玻璃微珠堆积密度低、且表面富含-NH2基团,3#涂料中微珠与基体树脂界面相容性好,涂料具备可室温固化、轻质(ρ~0.71g/cm3)、隔热性好(λ~0.11W/(m·K))、粘接性好(拉剪强度~3.91MPa)等特点。随着微珠含量增加,涂层隔热性能显著提高,但会影响其断裂延伸率,应根据实际使用环境对涂层性能要求选择相应的微珠含量。通过对隔热涂料进行系列配方优化,获得了综合性能较优异的隔热涂料,其具备可室温固化、轻质、隔热性好、与基底附着力强、力学性能优异、耐高温、易于施工等特点。

热塑性树脂改性环氧体系反应诱导相分离研究进展

热塑性树脂改性环氧体系是一种典型的反应诱导相分离体系,随着固化反应的进行,环氧体系从均相开始相分离,形成不同的相形态。影响热塑性树脂改性环氧体系相分离形态的主要因素有:热塑性树脂的种类和结构、含量、分子质量以及固化温度和填料等。文中综述了以上各因素对相形态影响的最新研究进展。

环氧树脂增韧方法及机理研究进展

综述了近年来国内外环氧树脂增韧改性研究最新进展及增韧机理,涉及橡胶弹性体、无机纳米粒子、嵌段共聚物、热塑性树脂、超支化聚合物,互穿网络增韧等方法,并对未来发展方向进行了展望。