乙炔端基砜(ATS)基半互穿聚合物网络(SIPN)体系的研究——热稳定性与降解动力学

用TGA研究了ATS、PEK-C、PES-C、PSF、PES及其共混物形成的SIPN的热稳定性和热降解动力学,并讨论了其降解机理。ATS固化物的热稳定性、降解活化能E和频率因子A与固化条件有关。热稳定性、E和A从高到低顺序为热塑性树脂(TP)>共混物>ATS。酚酞基与异丙撑基都为热稳定性较差的基团。     

耐高温聚苯硫醚复合涂层性能的研究

主要讨论增韧材料对PPS性能的影响和各种填料用量对PPS复合涂层的附着力、抗冲击强度等性能的影响以及PPS复合涂层的耐高温性能。结果表明：增韧树脂PEK－C的加入可提高PPS共混树脂的力学性能；共混树脂中加入5％的石墨、10％TiO2时，可获得综合性能良好的复合涂层。     

双马来酰亚胺/聚醚砜复相树脂相结构与热性能

利用SEM、DMA和TGA研究双马来酰亚胺(BMI)/聚醚砜(PES)复相树脂微观相结构对热性能的影响。结果显示:BMI/PES复相树脂体系发生了相分离现象,当PES添加量达到15 phr时,复相树脂体系中产生了相反转结构,富BMI颗粒相被富PES相紧密包裹;相比于纯BMI树脂,BMI/PES复相树脂中归属于富BMI相的玻璃化转变温度T_g升高;BMI/PES-5复相树脂中只有一个T_g,其起始模量降低对应的温度升高;随着PES添加量增大,BMI/PES复相树脂高温塑性行为更加明显;由于PES与BMI间良好的界面作用及富PES相的热防护作用,BMI/PES复相树脂的最大热失重温度和残炭率均得到显著增大;树脂体系在氮气氛围中的耐热性要优于空气氛围。     

先进热塑性复合材料的制备工艺研究

为了探索高性能热塑性复合材料的制备方法,本文使用薄膜层叠法制备了碳纤维编织布增强聚苯硫醚(CFF/PPS)热塑性复合材料层合板。通过控制变量法研究了不同成型压力和制备温度对CFF/PPS复合材料层合板的成型质量的影响。通过弯曲试验和层间剪切试验表征不同工艺参数下的CFF/PPS复合材料层合板的力学性能,从而确定了成型压力及制备温度两个关键参数在不考虑耦合效应下的优化取值范围。研究结果表明,采用成型压力为5 MPa,制备温度为340℃制备的CFF/PPS复合材料层合板,其性能最佳。     

纳米CaCO3／PPS共混物流变性能的研究

通过高压毛细管流变仪对不同配比的纳米CaCO3 PPS共混物的流变性能进行了研究,在CaCO3含量为0%,3%,5%,10%,20%,40%,290℃下观察流变行为。结果表明,纳米CaCO3在含量低于20%时,体系的粘度没有明显变化,共混体系的流变行为呈假塑性流体,符合幂律模型。     

聚醚砜改性Cf / BMI 复合材料的制备与性能

基于“离位”增韧技术,将“离位”增韧剂聚醚砜(PES)均匀地附载在碳纤维织物上,采用RTM 工 艺制备了Cf / BMI 复合材料(U3160/6421),通过低速冲击、DMA、SEM 和基本力学性能测试分析,研究了PES 对U3160/6421 复合材料性能的影响。结果表明,采用PES 附载的ES-Fabric 织物制备的复合材料具有良好的 增韧效果,其CAI 值提高了85%。由于PES 的加入,在复合材料层间出现了PES 和树脂BMI6421 的相反转结 构,改善了复合材料的损伤阻抗,提高了复合材料的损伤容限,并且“离位”层间增韧对复合材料的力学性能影 响不大。     

POE-g-MAH和PC协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变

研究马来酸酐接枝乙烯-辛烯共聚物弹性体(POE-g-MAH)和热塑性树脂(PC)协同增韧聚对苯二甲酸丁二酯的脆韧转变,借助扫描电镜(SEM)观察分析增韧体系的相形态和断口形貌,并对增韧机理进行探讨.结果表明,添加PC后,共混体系的脆韧转变在较低POE-g-MAH含量下发生.当PBT与PC质量配比为50/50时,共混物在POE-g-MAH含量为10%时获得超高韧性,达到78kJ/m2,同时拉伸强度达到52.5MPa.SEM分析认为,PC含量较高时,呈现极不规则的近似条状或片状的分散相结构,以及柔性界面层的存在是共混体系在较低弹性体含量下出现脆韧转变而获得高强韧性的主要机制.     

芳纶纤维表面处理初探

本文首先从理论上分析了芳纶纤维经偶联剂处理可提高界面结合力的反应机理,然后通过实验进行验证,采取了Nol环短梁剪切试验件对比试验的方法,得出了芳纶纤维经偶联剂处理比未经处理时其复合材料层间剪切强度有明显提高之结论。     

热致性全芳共聚酯液晶／酚酞型聚芳醚砜共混体系的相分离行为

用溶液共混法制备了一系列不同共混组分比的热致性全芳共聚酯液晶/酚酞型聚芳醚砜(LCP/PES-C)共混物,用动态力学扭辫分析仪(TBA)、偏光显微镜、扫描电镜(SEM)对LCP/PES-C共混物的动态力学行为和相态结构进行了表征。结果表明,该共混体系是多相体系,其相分离程度、相畴的尺寸形状及分布与所选用的LCP的结构、共混组分比以及体系的热历史等因素密切相关。     

POE-g-MAH 对PA66 共混体系性能的影响

讨论了POE-g-MAH含量、MAH接枝率对PA66/POE/POE-g-MAH共混物性能的影响.当POE-g-MAH含量为10wt％～15wt％时,PA66/POE-g-MAH共混物发生脆-韧转变;随POE-g-MAH含量增加,共混物的缺口冲击强度、断裂伸长率显著增大,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、熔体流动速率、吸水率均明显下降.当POE-g-MAH接枝率为0.05wt％～0.2wt％时,PA66/POE/POE-g-MAH共混物发生脆-韧转变;随POE-g-MAH接枝率增加,共混物的缺口冲击强度、断裂伸长率增大,拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、吸水率变化不大,熔体流动速率下降.SEM照片和Molau实验表明,POE-g-MAH对PA66具有显著的增容增韧效果.     

C_f/SiC复合材料表面熔盐反应法锆金属化研究

利用熔盐热歧化反应在碳纤维增强碳化硅(Cf/siC)复合材料表面制备了锆金属化层.研究反应时间对金属化层形貌、物相、厚度的影响,分析SiC/Zr的界面反应机理.结果表明,锆金属化层优先在SiC区域生成,随着反应时间的延长,逐渐在C纤维区域生成,当反应时间达到3h时,金属化层覆盖完全;金属化层主要物相为Zr,Zr,O,ZrC和Zr2Si;金属化层的生成受固相中Zr,Si,C等元素扩散控制.     

多层界面相陶瓷基复合材料裂纹偏转机制模拟

针对多层界面相陶瓷基复合材料(CMCs)裂纹偏转机制进行了有限元模拟。在圆柱单胞模型中,按照界面相各亚层的实际厚度建立多层界面相几何模型,然后赋予各亚层对应的组分材料参数,获取轴对称有限元模型。在此基础上,采用虚拟裂纹闭合技术(VCCT)分别计算基体裂纹在界面相处偏转与穿透两种情形的能量释放率Gd和Gp,根据断裂力学准则实现对裂纹在多层界面相内部偏转机制的分析。可以看出:各向异性界面相比各向同性界面相内部的Gd/Gp比值更大,更利于裂纹偏转的发生；总厚度相同的多层界面相与单层界面相相比,其内部的Gd/Gp比值更高,裂纹在其内部发生偏转的机会更多,且五层界面相(PyC/SiC/PyC/SiC/PyC)比三层界面相(PyC/SiC/PyC)更利于裂纹发生偏转。      

SiCf/SiC复合材料氮化硼(BN)界面层及其复合界面层研究进展

SiC_f/SiC复合材料由SiC纤维、SiC基体和界面层组成。界面层可以传递载荷和偏转裂纹,同时防止SiC纤维受到材料制备和使用过程中的化学侵蚀,对于调节SiC_f/SiC复合材料的性能具有非常重要的作用。本文综述了氮化硼界面层的晶体结构、复合界面层的种类,介绍了化学气相渗透法制备氮化硼(boron nitride,BN)及其复合界面层的工艺条件,总结了先驱体气体比例、载气、沉积压力及温度等工艺条件对界面层沉积速率、微观形貌结构的影响。选择合适的工艺条件,制备理想结构的BN及其复合界面层,将是SiC_f/SiC复合材料界面层研究领域的重点和难点。     

电子束物理气相沉积热障涂层陶瓷层微裂纹形成机理的研究

采用电子束物理气相沉积方法制备热障涂层，对其在热循环过程中陶瓷层产生的裂纹进行了观察。结果表明，陶瓷层中的裂纹起源于陶瓷层与金属粘结层的界面处，该处存在着不同于界面其他处的氧化物。应力计算结果表明，陶瓷层中产生的微裂纹不仅仅是陶瓷／金属界面间的热应力所致，还与产生的氧化物的种类有着密切的关系。     

热载荷下热障涂层表面裂纹-界面裂纹的相互作用

针对热障涂层在热循环载荷下陶瓷层表面和氧化层/黏结层界面形成裂纹而导致涂层失效的问题,采用扩展有限元和内聚力单元建立陶瓷层表面裂纹与氧化层/黏结层界面裂纹相互作用的有限元模型,得到不同裂纹附近应力分布和开裂程度,分析了这2种裂纹之间的相互影响,结果表明:表面裂纹对界面裂纹影响较大,而界面裂纹对表面裂纹影响较小;氧化层几何参数以及材料参数对2种裂纹演变的影响研究结果表明:氧化层正弦幅值和厚度主要影响界面裂纹,在热载荷下,氧化层越粗糙,界面裂纹扩展速度越快。黏结层弹性模量主要影响界面裂纹扩展程度,而陶瓷层弹性模量主要影响表面裂纹扩展程度,对界面裂纹间接地产生较大影响。     

界面层对SiC_f/SiC复合材料力学性能及氧化行为的影响

为研究界面层对SiC_f/SiC复合材料力学性能及氧化行为的影响,采用先驱体浸渍裂解工艺制备了3种不同界面层体系的SiC_f/SiC复合材料。3种界面层分别为热解碳(PyC)、PyC+BN-Ⅰ和PyC+BN-Ⅱ(其中BN-Ⅰ表示B质量分数大约2%,BN-Ⅱ表示B质量分数大约20%)。研究表明,具有PyC界面层的SiC_f/SiC复合材料常温力学性能最高,其常温弯曲强度达到380MPa,而双界面层体系中,SiC_f/SiC复合材料常温弯曲强度分别为282MPa(PyC+BN-Ⅰ)和259MPa(PyC+BN-Ⅱ)。1200℃氧化试验表明,具有PyC+BN-Ⅱ界面层的SiC_f/SiC复合材料弯曲强度保留率最高,为54%。3种不同界面层体系的SiC_f/SiC复合材料在氧化后均表现为脆性断裂。微观结构显示,界面和纤维被氧化是导致材料最终失效的原因;能谱分析表明,具有PyC+BN-Ⅰ和PyC+BN-Ⅱ界面层的SiC_f/SiC复合材料纤维内部未检测到O原子存在,证实BN有保护纤维的作用。     

新型耐高温氰酸酯/磷酸铝复合材料的研究

基于氰酸酯树脂(CE)和磷酸铝(AlPO4)优良的综合性能,采用"复合技术",设计并制备了AlPO4/CE复合材料,研究了不同偶联剂和AlPO4含量对AlPO4/CE复合材料的热性能、介电性能和吸湿性能的影响。研究结果表明,不同偶联剂对磷酸铝和CE之间的界面作用力影响不同。AlPO4(KH-550)和AlPO4(KH-560)与CE间的界面作用力稍高于AlPO4(H-2),并且AlPO4(KH-550)/CE复合材料的综合性能最佳;当加入适当含量AlPO4(KH-550)时,AlPO4(KH-550)/CE复合材料具有比纯CE树脂更佳的综合性能。     

Ti/Cu接触反应液相层生长规律研究

针对Ti/Cu接触反应界面层的形貌以及液相层的出现和生长规律进行研究.以Cu/Ti/Cu嵌入式整体结构试验件为试验对象,研究接触熔化过程中,Ti/Cu扩散偶界面微观组织形貌的演变过程、界面反应层的出现以及生长规律.     

填料对ＮＲ／ＥＮＲ共混胶性能的影响

研究了炭黑/无机填料对NR/ENR共混物性能的影响.结果表明,N660/炭黑和N660/碳酸钙填充体系硫化胶的力学性能与相同用量下N660单用时的相当,N660/陶土填充体系硫化胶的力学性能稍差.炭黑与无机填料并用均能使共混胶的贮能模量E′降低,且有利于拓宽NR/ENR减震材料的减震范围,炭黑/无机填料并用有利于改善NR/ENR共混胶料的加工性能.     

无预固化衬层成型工艺对界面粘接强度的影响

采用钢/ 三元乙丙绝热层/ 衬层( K/ J/ B) 粘接试件和钢/ 三元乙丙绝热层/ 衬层/ 推进剂( K/ J/ B/ Y)矩形试件,对三元乙丙(EPDM)绝热层、无预固化衬层界面粘接强度进行测试,研究了EPDM 绝热层表面处 理工艺、衬层成型厚度以及衬层成型后装药间隔时间对界面粘接性能的影响。结果表明:无预固化衬层与表面 未处理的EPDM 绝热层粘接强度约1. 0 MPa,而EPDM 绝热层表面处理后,无预固化衬层与绝热层和推进剂界 面的粘接良好。无预固化衬层成型厚度为0. 3 ~0. 5 mm,界面粘接强度基本不变;衬层成型厚度增大到0. 7 mm,则界面粘接强度逐步增加。K/ J/ B/ Y 断裂面均在推进剂间,界面良好无异常;装药间隔时间从4 h 延长至 24 h,对K/ J/ B/ Y 粘接强度影响较小,无预固化衬层完全可以按照现行装药工艺进行装药。