笼型倍半硅氧烷（POSS）的官能化、杂化以及在改性环氧树脂中应用研究进展

笼型倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane,POSS)具有独特的结构和良好的耐热性,对POSS进行官能化后可得到高性能的新型有机-无机杂化材料,在很多领域具有潜在应用价值。本文综述了POSS的合成、官能化的相关问题。POSS的种类很多应用范围广泛,但是价格相对昂贵,限制了POSS在许多领域内的发展规模;POSS可作为环氧树脂的改性剂,具有明显的增强、增韧效果,并显著提高固化环氧树脂的耐热性能,但是由于POSS的纳米尺寸效应,导致其在树脂中的添加量有限。未来随着POSS合成成本的降低、改性树脂手段的不断进步,POSS在热固性树脂改性领域应用范围必将不断扩大。     

二元胺POSS的合成及其对聚酰亚胺材料的改性研究

以PTES和APS为硅源,在TEAOH的催化作用下采用水解共缩合法合成了二元胺POSS,经FTIR、1H-NMR,13C-NMR,29Si-NMR测试表明,产物具有设计的理想结构。将合成的二元胺POSS与ODA一并与PMDA反应得到二元胺POSS修饰的聚酰胺酸,经热酰亚胺化后得到了一系列不同二元胺POSS含量的聚酰亚胺杂化薄膜。利用TGA、微机控制拉力试验机、等离子体原子氧产生装置分别对杂化薄膜的热性能、力学性能、抗原子氧侵蚀性能进行了研究。结果表明,杂化薄膜耐热性良好,但力学性能有所降低,当二元胺POSS的摩尔百分含量达到7%时,杂化薄膜的抗原子氧性能提高了将近4倍。     

POSS改性传统聚合物的研究进展

综述了多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)改性传统聚合物的作用及其应用；介绍了POSS的纳米级笼形结构、良好的热力学和化学稳定性及耐热、阻燃等以及溶胶一凝胶法合成．POSS的优缺点。重点介绍了POSS改性传统聚合物的作用：如提高聚合物的使用温度，降低聚合物的介电常数，提高改性体系的力学性能和阻燃性能。并指出POSS改性传统聚合物在航空航天领域及塑料工业中的应用，对POSS改性传统聚合物的增强机理及POSS新的合成途径作了展望。     

氧化石墨烯/多面体低聚倍半硅氧烷增强双马树脂合成及其性能表征

在酸掺杂条件下，原位合成了多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）插层氧化石墨烯（GO）的GO/POSS_C-I复合材料。通过SEM、XRD、IR等手段对合成材料进行表。征结果表明，大量具有核-壳结构的无机-有机杂化POSS纳米粒子插层至片层结构GO表面。在增强双马树脂固化过程中，GO/POSS_C-I良好分散于双马树脂基体中形成黑色均匀固化物。DMA试验结果表明，GO/POSS_C-I增强粒子对基体中有机碳链运动形成了显著的限制作用，提升材料热稳定性能，最佳玻璃化转变温度相比未增强双马树脂提升约127 ℃；同时，GO/POSS_C-I能够通过裂纹钝化或拨出效应，增强材料力学性能，弯曲强度和弯曲模量相比未增强双马树脂分别提升16.5 %和3.4 %。     

碳纳米管/ 石墨烯杂化材料分散性的优化

通过超声制备出不同的碳纳米材料分散液。通过紫外光谱证明分散液中的杂化材料已成功合成,同时通过紫外光谱、显微镜扫描和沉淀实验表征碳纳米材料的分散性。结果表明:相比于碳纳米管和石墨烯,碳纳米管/石墨烯杂化材料皆具有优异的分散性,但由于杂化材料合成机理的差异,在一步法制备杂化材料中碳纳米管和石墨烯有相同机会和聚丙烯酰氯发生反应,可更好地阻碍碳纳米管的团聚,因此一步法合成的碳纳米管/石墨烯杂化材料的分散性要优于多步法合成的杂化材料,实现了碳纳米杂化材料分散性的优化。     

玄武岩纤维表面涂层改性研究

采用溶胶-凝胶技术制备有机/无机纳米杂化涂层材料,通过红外光谱和原子力显微镜技术对该材料进行表征分析,结果表明合成了环氧/SiO2纳米杂化材料.采用合成的纳米杂化浆料对玄武岩纤维进行表面改性,通过纤维表面形貌、纤维复丝拉伸强度和复合材料层间剪切强度分析,研究玄武岩纤维表面涂层改性效果.试验结果表明:采用适当浓度的涂层溶液对玄武岩纤维进行表面改性可以有效的增加纤维表面粗糙度,提高纤维复丝拉伸强度,改善复合材料界面粘接强度,说明玄武岩纤维表面涂敷有机/无机纳米杂化涂层的改性方法是确实有效的.     

环氧／纳米SiO2杂化浆料的制备及其对碳纤维复合材料性能的影响

采用溶胶-凝胶技术制备了环氧/纳米SiO2杂化浆料,对杂化浆料膜的结构和性能进行了表征分析,同时研究了该浆料对碳纤维复合材料性能的影响.首先制备了(γ-异氰酸酯基)丙基三乙氧基硅烷接枝的环氧树脂,利用该树脂对纳米SiO2先驱体进行原位改性,制备碳纤维表面环氧/纳米SiO2杂化浆料.采用FT-IR,AFM和综合热分析仪对纳米SiO2先驱体的原位改性结构、浆料膜的显微形态和相态及其热性能进行分析,成功制备了环氧/纳米SiO2杂化浆料,SiO2以纳米尺度均匀地分布于杂化浆料膜中,纳米SiO2的引入使杂化浆料膜的热性能得到了提高.采用该杂化浆料对碳纤维表面进行改性,复合材料力学性能研究表明,杂化浆料可同时提高复合材料的层间剪切强度和冲击性能.     

含CL-20的改性双基推进剂的机械感度

1引言为实现固体推进剂高能化,各国均在大力开展HEDM(高能量密度材料)的开发和应用研究[1~3]。在已合成的众多高能量密度材料中,CL-20(六硝基六氮杂异戊兹烷,又称HNIW)以较高的密度比冲、优异的燃烧性能等特征,备受青睐。因此,近些年各国对CL-20单体的合成、表征、热性能、安全     

聚酰亚胺低介电常数材料的研制

以均苯四甲酸二酐、二胺基二苯醚、乙酰胺及纳米SiC颗粒为原料,经加热固化等工艺,制备了低介电常数和低吸水性的聚酰亚胺基复合材料.这种复合材料是纳米小颗粒均匀分散到聚酰亚胺聚合物大分子空间,形成了网络状杂化复合体系,材料的介电常数低达2.2,化学抗湿性能为0.6%.     

碳硼烷/ POSS 的制备及性能

碳硼烷是一类优异的耐高温原料,POSS是一类性能优异的耐原子氧化合物.本文利用硅氢加成的方法,将两者有机结合,合成了体型交联型和线型两种碳硼烷/POSS复合材料,并对它们的耐温性能进行了热重分析.这类材料具有优异的耐高温性能,其中体型交联型碳硼烷/POSS复合物在1 200℃空气氛围下不失重,到1 400℃有约5％的增重.线性碳硼烷/POSS复合材料在1 000℃空气氛围下失重约为10％.该类材料有望应用于高速飞行器的涂层.     

POSS 催化剂改性氰酸酯复合材料的性能

通过POSS 催化剂改性氰酸酯树脂,并采用热熔法排布制备了碳纤维/ 中温固化氰酸酯预浸料, 验证了改性氰酸酯的工艺性。同时考察了氰酸酯树脂及其复合材料的性能。结果表明, POSS 催化剂的加入, 降低了氰酸酯的固化温度,同时其使用温度、室温及-18℃的储存性能和复合材料力学性能与改性前相当。     

乙烯基硅橡胶生胶中低分子的脱除

由于硅橡胶是用催化平衡的方法制备，生胶中含有约3％的挥发性的低分子量环体，会对硅橡胶的热真空失重（TML）、可凝挥发物性能（CVCM）有极大影响。为使所制得的硅橡胶符合空间级材料要求，分别采用溶剂抽提法和热真空处理法来脱除乙烯基硅橡胶中的小分子，通过比较处理前后硅橡胶的分子量及其分布、TML、CVCM，对比了两种方法脱除小分子的效果；并制备得到了符合空间级标准的硅橡胶。     

全氟环丁基(PFCB)芳基醚聚合物的合成及其潜在应用

简要论述了全氟环丁基(PFCB)芳基醚聚合物及其单体的合成方法与性能,并总结了PFCB芳基醚聚合物在各个领域中的应用进展。     

一代材料技术，一代大型飞机

 介绍了用于大型飞机的新材料的发展现状和趋势。当前,欧美大型飞机机体的材料结构正从以铝合金为主过渡至以复合材料为主,50%复合材料用量是未来飞机的起点。新一代大型飞机的材料技术特色首先是复合材料和钛合金用量创历史新高,以大幅度减轻飞机结构重量和降低燃油消耗;其次反映于一些具有新意的材料技术的成功推出,其中包括复合材料整体机身段、全钛发动机挂架、纤维金属层板、第3代铝锂合金、新型高强铝合金7085、新型高强高韧钛合金Ti-55531等。最后,对中国刚立项研制的大型飞机的选材原则提出了建议。     

一种新的缺陷压电体奇异准协调单元及其断裂分析

在缺陷压电体断裂理论分析的基础上构造了一种新的缺陷压电体广义位移模式并建立了有限元断裂分析模型;提出了求解压电体含大曲率缺口广义强度因子等断裂参量的数值分析计算方法。考查了不同结构尺寸、电位移与电场对解的影响,本方法所得的结果与理论解一致,说明了本文方法的有效性。     

正交各向异性韧性材料的损伤力学

 以含内变量的不可逆热力学基本原理,最小强度原理、正交性流动法则,以及Hill所定义的有效应力等为基础,引入含内损伤变量的比自由能和塑性势,建立了正交各向异性韧性材料的损伤模型和损伤演化方程。并用正交各向异性板材破坏成形的实验数据对本文所建立的损伤演化方程作了验证,结果表明,该模型和损伤演化方程是合理的。     

未来航空发动机材料面临的挑战与发展趋向

根据发动机材料基本服役环境的特点,提出将先进的结构概念与材料概念、发动机的先进性、可靠性与材料组织和缺陷的可控性与稳定性结合起来开展材料研究的论点。从使用温度、高温比强、抗氧化性、韧性、导热性与加工性方面分析了传统材料与新材料体系的特点,并针对我国航空发动机材料中存在的问题,提出了若干建议。     

生态环境材料——社会可持续发展的物质基础

 生态环境材料是近年来在先进材料研究中提出的一个新研究领域。简要介绍了生态环境材料概念的产生、发展及哲学基础,从材料环境协调性评价、材料和物质的再生循环、与生态系统相协调的材料与工程、环境工程材料、与材料科学相关的生态工程等几方面对生态环境材料研究的最新进展进行了评述。