聚合物基复合材料在液氧贮箱中的应用研究

回顾了航天系统液氧贮箱的历史沿革，论证聚合物复合材料作为贮箱材料应用的必要性和可行性。从聚合物基体和纤维选择，复合材料的成型，与液氧相容性的评价以及综合性能测试进行了讨论。     

超低温用碳纤维增强树脂基复合材料的性能研究

根据低温液氧贮箱的缠绕工艺与特殊使用环境要求,分别针对3种自制的环氧树脂体系进行系统的工艺特性与低温抗裂纹性能研究。在此基础上以T700纤维复合材料为研究对象,详细考察其在超低温和高低温循环条件下的力学性能稳定性,并对其液氧相容性进行测试。最终以小型碳纤维复合材料筒体进行综合性能验证。研究结果表明,SFC-3环氧树脂具有较好的缠绕工艺特性,且在超低温和高低温交变条件下具有优异的抗裂纹特性。T700/SFC-3环氧复合材料分别经过高低温交变和超低温处理后,拉伸性能保留率在92%以上,且该复合材料具有良好的液氧相容性。T700/SFC-3环氧树脂复合材料筒体具有极好的耐高低温稳定性和气密性。     

咪唑促进的含溴环氧树脂／氰酸酯体系共固化反应及其抗氧化阻燃性能研究

通过傅立叶红外光谱和差热分析手段探讨了咪唑2E4MZ对于环氧树脂E51/氰酸酯BCE/溴环氧EX48共固化体系的反应机理和反应动力学。结果表明,2E4MZ对于共固化体系具有良好的促进作用:促进环氧基团和氰酸酯基团的共聚反应,加快固化反应速度,并且提高共固化反应的选择性,增大了固化产物结构中噁唑啉及其异构体噁唑烷酮的比例。氧化热增重、热重分析结果以及闪点、氧指数等测试结果表明,采用2E4MZ促进的共固化体系固化产物抗氧化和阻燃性能获得改善。     

高抗冲阻燃酚醛型舱内复合材料研究

根据飞机对货舱内衬材料使用时阻燃性及抗冲击韧性的要求，选用柔性环氧活性韧性组分和乙烯基聚合物物理共混韧性组分对基本阻燃酚醛组分进行改性，研制出了４１９３树脂体系，基于该体系的复合材料在有良好阻燃性的同时，还可使刚性和冲击韧性达到良好的匹配，并能满足目前先进的适航性要求。     

航空发动机钛火试验技术研究新进展

钛火是现代航空发动机典型的灾难性故障.针对高推重比发动机对钛火试验技术的迫切需求,系统开展了摩擦氧浓度法钛合金燃烧技术及理论研究,建立了阻燃性能评价方法和摩擦着火模型,阐明了阻燃钛合金的阻燃机理.在总结近期研究进展基础上,从钛火的演化规律、机理和防控三个层次,提出钛火试验技术及应用研究的思路和方向,即接近发动机气流环境的阻燃性能综合评价、发动机气流环境的阻燃性能预测模型和阻燃技术的试验验证.未来实现发动机钛火防控体系的科学构建,助推压气机“全钛化”和发动机推重比不断提高.     

环氧类反应性低聚体对聚碳酸酯/热致液晶聚合物原位复合体系的增容改性研究

以少量环氧类低聚体作增容剂，考察了其对聚碳酸酯／半芳族热致液晶聚合物（PC／TLCPA1）体系的增容改性作用。DSC及SEM测试结果表明，少量增容剂的加入明显改善了原位复合体系的相容性。力学性能测定结果表明，当增容剂加入到含有20％LCAPA1的复合体系后，复合体系的拉伸强度和弯曲强度均有一定程度的提高。     

低温贮箱用复合材料的研究进展

系统地概括了低温贮箱用复合材料的研究背景、进展动态及研究现状,重点介绍了复合材料低温贮箱成型工艺、复合材料与低温推进剂之间的安全性及复合材料自身的低温力学性能。研究表明:自动铺丝成型工艺推动了无内衬的复合材料低温贮箱的发展;在冷热循环作用下界面等薄弱区域萌生大量微裂纹,机械载荷促进下形成低温推进剂泄漏路径;开发满足液氧相容性要求、工艺要求和力学性能优异的环氧树脂,是发展液氧贮箱用复合材料体系的关键;研究冷热循环作用和改性方法对于复合材料力学性能的影响,对可重复使用航天器复合材料低温贮箱应用的意义重大。     

液晶聚合物分子复合材料研究进展

回顾了液晶聚合物和分子复合材料的发展历史,介绍了溶致型和热致型液晶聚合物分子复合材料及其常用制备方法,简述了原位复合材料的增强机理、界面相容性、影响液晶聚合物成纤的因素以及分子复合材料深入发展的相关问题.     

氮化铝颗粒增强聚合物基板材料的制备及介电性能研究

采用氮化铝(AlN)颗粒作为增强材料,以环氧树脂(E-51)为聚合物基体,制备了陶瓷颗粒/聚合物复合电子封装与基板材料.对该复合材料的成型工艺、介电性能和导热性能进行了系统的研究.随着陶瓷颗粒增强材料含量的增加,复合材料的导热性能得到改善.在加入了陶瓷颗粒增加了复合材料导热性的同时,仍维持了聚合物材料低介电常数的优点.     

可膨胀石墨阻燃半硬质聚氨酯缓冲泡沫研究

半硬质聚氨酯泡沫(SPF)材料由于突出的缓冲性能而具有广泛的应用潜力。由于SPF密度低且开孔率较高,遇到火源时极易发生燃烧,存在安全隐患,严重限制了其在航天等特殊领域的应用。可膨胀石墨(EG)是一种典型的物理膨胀型无卤阻燃剂,可以有效地改善材料的阻燃性能。为研究EG粒径和填充量对SPF阻燃性能的影响,选用三种大跨度粒径EG(70μm,430μm,960μm),采用一步法制备了不同EG填充量的复合泡沫,对比了三种粒径EG在不同填充量(5 wt.%,15 wt.%,25 wt.%,50 wt.%)下对半硬质聚氨酯泡沫各项性能的影响。结果表明:EG能明显改善半硬质聚氨酯泡沫的阻燃性能,且粒径是EG阻燃的关键因素,大粒径、高填充量的EG能有效提高泡沫材料的阻燃性,在50 wt.%时,EG-960μm填充泡沫的氧指数高达31%。小粒径的EG-70μm不仅对泡沫的阻燃性无改善作用,甚至能促进泡沫的燃烧。同时,小粒径的EG-70μm能明显提高泡沫原料的粘度,影响泡沫的成型过程。     

氰酸酯/线性酚醛/环氧树脂三元体系的研究

 在氰酸酯树脂/ 环氧树脂体系中引入了线性酚醛树脂,得到氰酸酯树脂/ 环氧树脂/ 线性酚醛树脂三元共聚体系。采用差示扫描量热法(DSC) 研究了三元共聚体系的反应动力学,根据Kissinger 方程和Ozawa 方程得到体系的表观活化能( Ea) :62. 94kJ / mol,确定了体系的反应速率常数K。比较了纯氰酸酯树脂、氰酸酯/ 环氧树脂体系和三元树脂体系玻璃布层压板的力学性能、介电性能以及吸湿率。结果表明,线性酚醛树脂用量为15wt %的三元体系复合材料的弯曲强度和层间剪切强度分别比氰酸酯/ 环氧树脂体系复合材料提高了6 %和15 %,介电损耗和吸水率分别降低了33 %和8 %。     

共固化复合材料/铝蜂窝夹层结构性能

采用共固化工艺制备了碳纤维增强复合材料面板/铝蜂窝夹层结构。通过考察固化压力对复合材料面板性能的影响确定了共固化的成型压力,对比分析了不同规格铝蜂窝及其夹层结构的力学性能。结果表明,对于薄面板,成型压力对面板力学性能的影响较小,规格为0.04 mm×4 mm的铝蜂窝制备的夹层结构具有更高的比强度和比刚度,且成型工艺性好。     

低温共固化高阻尼复合材料

在低温下实现了嵌入式阻尼复合材料的共固化，且共固化层合板具有良好的层间结合性能。通过正交试验研制出一种能够与玻璃纤维/酚醛树脂预浸料在80℃时共固化且力学性能优良的黏弹性材料组分。探索使用强极性的四氢呋喃作为溶剂将黏弹性阻尼材料溶解为阻尼胶浆，然后用刷涂工艺制作带阻尼薄膜的预浸料，最终按照预定的铺层经过共固化工艺制备出嵌入式低温共固化复合材料试件。自由衰减试验及层间剪切试验获得了阻尼性能及剪切性能随阻尼层厚度的变化规律曲线，实验数据表明：随着阻尼层厚度增大，复合材料结构的阻尼系数变大，层间剪切应力逐渐减小。     

硫化压力对橡胶／金属热硫化粘接剥离强度的影响

研究 NR1155天然橡胶在不同硫化压力下热硫化后的物理力学性能。基于90°粘合剥离强度测试方法分别测量了不同硫化压力下制备的橡胶／金属复合结构试样的粘合剥离强度,并采用低场 NMR 橡胶交联密度测定仪分析试样中橡胶部分的交联密度,同时采用冷场发射电子扫描显微镜（SEM）研究剥离破坏表面。结果表明：NR1155天然橡胶胶料与 Chemlok205／Chemlok220热硫化胶粘体系具有很好的相容性和协同硫化作用。随着硫化压力的提高,橡胶／金属的粘合剥离强度呈现先降低后增加的规律,且最大剥离力呈现对硫化压力的函数依赖关系,而硫化胶的交联密度则呈现相反的趋势。     

液体天然橡胶对湿法混炼制备天然橡胶/白炭黑复合材料性能的影响

采用湿法混炼工艺制备天然橡胶/白炭黑(W(NR/SiO_2))复合材料,并采用液体天然橡胶(LNR)为增容剂,探讨了LNR对复合材料硫化特性、橡胶加工性能、白炭黑分散性、静态力学性能及动态性能的影响。结果表明:LNR具有较好的增容效果;使用LNR增容后,胶料的正硫化时间缩短,在白炭黑为70 phr时T_(90)缩短4.16 min,加工性能改善;白炭黑在NR中的分散性提高;胶料力学性能得到改善,在白炭黑为60 phr时最明显,拉伸强度和撕裂强度分别提高25.73%和66.59%;LNR增容后胶料的抗湿滑性提高且滚动阻力降低。复合材料良好的相容性是LNR与NR和白炭黑两相同时发生作用形成增容界面的结果。     

KH550改性纳米晶纤维素增强三元乙丙橡胶

纳米晶纤维素(NCC)由于其独特的性能被广泛应用于聚合物中,但表面羟基限制了其在疏水性聚合物中的应用。对此本文采用3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)对NCC进行改性,以改善其与三元乙丙橡胶(EPDM)的相容性。傅里叶红外光谱仪(FTIR)、XRD测试结果表明:KH550可实现对NCC的改性,并能够保持原有晶体结构不被破坏,EPDM胶料的硫化和力学性能测试结果表明改性NCC的加入促进了胶料的硫化,在改性NCC添加量为6份时,EPDM硫化胶的综合力学性能最佳。     

多工况下复合材料层合板开口补强优化设计

复合材料层合板广泛应用于航空航天结构,其开口补强问题一直备受关注。以含大开口的复合材料层合板为研究对象,针对拉伸、剪切、压缩三种不同工况,分别采用不同材料和不同补强型式进行补强结构优化设计。以补强结构重量为目标函数,采用多级优化方法,对补强结构参数进行优化设计。对不同补强型式,不同补强材料下的重量特性进行对比分析。结果表明：在不同工况下,相较于螺接补强和共固化补强,插层补强型式较优,结构重量增加较小。