电泳烘烤对EP/CF及EP/CF/GF复合材料力学性能的影响

采用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备了不同铺层方式的碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP):环氧树脂/碳纤维(EP/CF)和环氧树脂/碳纤维/玻璃纤维毡(EP/CF/GF)复合材料,重点研究了不同铺层纤维体系的CFRP渗透率以及电泳烘烤前后的力学性能变化,探究了其失效机理。结果表明,[±45°]铺层方式有利于体系中树脂的浸润,且加入GF能够明显提高体系的渗透率;电泳烘烤后,CF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的拉伸强度分别下降了15.65%、12.05%和6.77%,模量分别下降了9.08%、16.39%和10.04%,而CF/GF[0/90°]的拉伸强度和模量则分别提高了7.74%和6.95%;在弯曲性能方面,电泳烘烤后CF[0/90°]、CF/GF[0/90°]、CF[±45°]和CF/GF[±45°]的弯曲强度分别下降了7.62%、8.23%、15.89%和48.39%,模量分别降低了9.23%、3.69%、17.85%和34.38%;而电泳烘烤对4种材料的压缩性能影响较小;电泳后,CF[0/90°]和CF[±45°]的储能模量、损耗模量均有一定幅度提高,CF/GF[0/90°]和CF/GF[±45°]的储能模量、损耗模量均有下降。

增压对聚丙烯/多壁碳纳米管复合材料结晶行为的影响

利用广角X射线衍射仪和差示扫描热仪研究了不同增压速率、不同增压温度下等规聚丙烯/多壁碳纳米管(iPP/MWCNTs)复合材料的结晶行为。结果表明,慢速增压条件下(1 MPa/s),增压温度较低时有利于α‐iPP的生成,增压温度越高越有利于γ‐iPP的生成,且慢速增压条件下MWCNTs对iPP的结晶具有诱导作用,制备的γ‐iPP较稳定,在升温过程中不会发生熔融重结晶现象;快速增压条件下(200 MPa/s),较低的增压温度就能够制备出纯的γ‐iPP,但MWCNTs的存在使iPP的熔体黏度增大,阻碍分子链运动,不利于晶体生长,形成的γ晶结构完善性较差,在升温过程中会发生熔融重结晶,增压温度较高时,快速增压能够制备出亚稳态中间相iPP。对比发现,增压速率和熔体记忆效应的协同作用共同决定了复合材料中iPP的结晶结构,慢速增压条件下熔体记忆效应对iPP的结晶结构影响较大,增压速率升高后,熔体记忆效应对其结晶行为的影响减弱。

热塑性聚氨酯无纺布对玻纤增强环氧复合材料耐冲蚀磨损性能的影响

选用熔喷成型的热塑性聚氨酯(TPU)无纺布(TNF)作为复合材料表面保护层,选用真空辅助树脂传递模塑(VARTM)工艺制备TPU无纺布/玻璃纤维/环氧(TNF/GF/EP)复合材料,对TNF/GF/EP复合材料的耐冲蚀磨损性能进行了研究。结果表明:在冲蚀时间为90 s,气流压力0.345 MPa,冲蚀距离60 mm,冲蚀颗粒粒径300μm的条件下,TNF/GF/EP复合材料耐固体颗粒冲蚀磨损性能相对于传统玻璃纤维/环氧(GF/EP)复合材料在冲蚀角度为20°,30°,60°,90°的情况下,分别提高了99%,108%,205%,493%。这是由于TNF在复合材料表面形成的三维网络结构,可以有效地吸收和传递固体颗粒的冲击能量;同时无纺布纤维的网络结构也起到了“桥接”的作用,可以有效阻止裂纹产生和冲蚀碎块被冲蚀颗粒冲蚀掉。

二维X射线衍射光谱原位检测单轴拉伸过程中等规聚丙烯晶体的结构演变

聚合物制品在使用过程中,人们最关心的是它的使用失效条件,失效的重要体现就是材料的屈服。目前为止,人们普遍利用位错理论来解释聚合物材料的屈服现象,该理论关注的是晶体的取向和破坏现象,而忽略了晶体的形变和受力情况。事实上,晶体的取向和破坏只是屈服的结果,晶体承受应力的能力才是屈服的直接原因。因此,从晶体的受力和非均匀形变入手研究了聚合物制品的屈服行为,期望为理解聚合物材料的失效行为提供新思路。这里选取被人们广泛使用的等规聚丙烯(iPP)材料作为研究对象,将iPP熔体在不同温度下等温结晶制备出具有不同片晶厚度iPP样品,利用二维广角X射线衍射光谱原位监测了拉伸过程中iPP样品的晶体破坏和晶体取向过程。首次利用“覆盖法”对二维X射线衍射图进行了处理,原位观察了(110)晶面在拉伸过程中的2θ角的变化,区分出了两个方向上(平行于拉伸方向和垂直于拉伸方向)晶体形变的非均一性。结果表明:对于不同片晶厚度的iPP晶体,在单轴拉伸过程中,晶体在不同方向上的受力和形变均是不同的,即晶体的非均一形变是一种普遍现象;晶体的破坏和取向总是同时发生,都是从屈服点位置处开始,这和片晶厚度无关;而晶体破坏时对应的临界应力和晶体厚度有关,片晶越厚,晶体越稳定,需要的临界应力就越大。以上结果表明,原位X射线衍射光谱技术可以实时观测晶体结构在拉伸过程中的变化情况,从而将晶体结构演化和宏观力学性能直接关联。

碳纤维边角料增强TPU纳米复合材料的制备与电热性能

随着碳纤维(CF)需求量的增加,CF边角料急剧增多,造成了极大的资源浪费。为解决这一问题,采用抽滤法将CF边角料制备成短切碳纤维(SCF)毡,以碳纳米管(CNT)作为二次填料,通过真空热压工艺制备了CF边角料增强热塑性聚氨酯(TPU)纳米复合电热材料(CNTx-SCF/TPU)。通过SEM、TGA、DSC等对复合材料进行测试分析,探究了CNT的最佳浓度,研究了CNTx-SCF/TPU复合材料的力学性能和电热性能等。结果表明:采用克重为60 g/m2的SCF毡、CNT浓度为1.0 g/mL时制备的CNT1.0-SCF/TPU复合材料具有最高的电导率,达到417.84 S/m,与不添加CNT的SCF/TPU相比其电导率提高了34.78%;CNT1.0-SCF/TPU复合材料在3.5 V低电压下,240 s内即能达到约165℃的高温,具有优异电热性能,并具备电热温度可控、电热性能稳定等优点。

汽车前挡玻璃夹层PVB膜厚度及含水率对性能的影响

通过对国内外4家企业生产的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜进行测试,观察PVB膜厚度、含水率、拉伸性能与表面纹路对其使用性能造成的影响。结果表明,厚度稳定性好且含水率低的PVB膜具有更高的拉伸强度和断裂伸长率,这对提高玻璃的耐撞及吸能防护性能具有重要意义;厚度稳定性好的PVB膜表面纹路分布也相对更均匀。

过渡金属磷化物析氢催化剂的掺杂调控

过渡金属磷化物因其优异的催化性能成为最有可能取代贵金属的廉价电催化分解水制氢催化材料,对其进行元素掺杂将有望大幅提升其活性和稳定性.本文综合评述了近年来通过掺杂改性手段调节过渡金属磷化物性能的相关研究.讨论了元素种类(金属掺杂、非金属掺杂、共掺杂)、元素数量(单元素掺杂、多元素掺杂、高熵化)和掺杂位置等因素对过渡金属磷化物电子结构的影响;并从实验和理论相结合的角度,分析了掺杂元素对氢吸附强度、水吸附解离及电荷转移传输等方面的作用规律,获得了掺杂结构-电子结构-析氢反应催化性能间的构效关系.最后,讨论并提出了相关研究存在的挑战和未来的研究方向.

变速增压法制备的聚丙烯晶体结构与热性能

在聚合物的高压成型过程中,压力、增压速率以及聚合物的分子量都会影响制品的最终结晶结构,研究不同高压处理方法与等规聚丙烯(isotactic polypropylene,iPP)结晶结构之间的关系,有利于深入认识高压成型工艺对聚合物结晶行为的影响。利用广角X射线衍射技术和差示扫描量热法,研究了两种不同分子量的iPP在不同增压速率、不同压力下的结晶行为及制品的热性能。结果表明:压力是决定中间相iPP形成的关键因素,只要压力足够高,就能够制备出完全的中间相iPP;在足够高的压力下,增压速率越高,越有利于中间相iPP的形成,相反更容易形成γ相iPP;分子量越高,制备中间相iPP需要的压力越高,需要的临界增压速率越大。制品的热性能分析表明,不同条件下得到的中间相制品在热性能上基本没有区别,但γ相iPP的晶体完善性与增压条件有关。

电解液添加剂多因子设计原则:以金属锂电池电解液添加剂全氟烷基磺酸钾盐为例

随着便携式电子设备、电动汽车、智能电网等领域的快速发展,市场对于高能量密度储能器件的需要日益增长.以石墨为负极的传统锂离子电池能量密度有限,尤其是与电动汽车动力电池的发展目标(300~500 Wh kg-1)尚有较大差距.因此,研究开发新一代电池技术十分迫切[1].