环氧基纳米复合材料抗真空紫外辐照性能研究

文章模拟真空紫外辐照条件,研究波长5~200 nm的真空紫外线(VUV)对环氧树脂648以及环氧基纳米复合材料的辐照损伤效应.质量损失、扫描电子显微镜、质谱仪和X射线光电子谱仪分析结果表明:纳米TiO2起到明显抗真空紫外辐照的作用.辐照后,与环氧树脂相比,环氧基纳米复合材料的质量损失大幅度降低,弯曲强度变化较小,出气量和出气成分减少,表面没有新的C峰出现,表面O 1s峰的主要成分没有发生变化.     

真空紫外辐射对碳/环氧复合材料性能影响

文章介绍了真空紫外线(VUV)的模拟和射流式真空紫外辐射模拟设备的工作原理、技术参数及特点,并利用该设备及其它分析手段对环氧树脂浇铸体(EP648)和碳/环氧复合材料(C/E648)在VUV辐照作用下的出气、质量损失率(SAML)、层间剪切强度(ILSS)和表面状态的变化进行了研究。试验结果表明：VUV辐照导致材料产生明显的出气效应,质量损失率呈现先递增后趋于平缓的趋势;17 280esh辐照剂量下,EP648的质量损失是C/E648的3．4倍,C/E648的ILSS与辐照前相比下降了13．3％;环氧树脂破损较重,而碳纤维表面状态基本完好,并对内部的环氧树脂起到一定的保护作用。     

真空紫外对原子氧环境下S781白漆 性能影响的研究

文章利用AOBISEE设备对S781白漆分别进行了单一原子氧环境试验、真空紫外与原子氧递次试验以及原子氧与真空紫外综合辐照试验研究。试验研究中原子氧的积分通量为3.5×1019 atom/cm2,真空紫外辐照剂量为200 ESH;试验前后用高精度微量电子天平和TEMP 2000A便携式热发射率测试仪分别对样品的质量和热发射率进行了测试。通过测试及分析,发现原子氧与真空紫外综合环境对S781白漆产生了协和效应。S781白漆在经原子氧与真空紫外综合环境作用之后质量损失显著增大,3种不同环境试验对S781白漆的热发射率影响不明显。在辐照剂量范围内,S781白漆的真空紫外与原子氧递次试验不能替代原子氧／真空紫外综合辐照试验。     

真空紫外辐照对聚酰亚胺结构与性能的影响

聚合物材料在真空紫外环境下出气逸出可造成分子污染。对聚酰亚胺薄膜进行真空紫外辐照试验,利用污染凝结效应试验设备测试辐照前后薄膜的质量损失,并通过SEM及XPS观察分析辐照前后薄膜的表面形貌、表面化学结构与成分变化。结果表明:真空紫外辐照可引起聚酰亚胺质量损失增加,且随辐照时间增加,质量损失逐渐趋于饱和;辐照后,样品表面形貌未发生明显变化;材料表面的C–O含量增加,且随辐照时间增加继续略微增长;C=O含量降低,且随辐照时间增加而继续降低。     

国产高模量碳纤维抗真空紫外辐照性能试验研究

通过地面模拟试验研究了真空紫外辐照对国产BHM3高模量碳纤维质量损失率的影响,并采用扫描电子显微镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）和X射线光电子能谱（XPS）仪对辐照前后的样品进行微观分析。结果表明,随着真空紫外辐照剂量增加,碳纤维质损率呈现先增加后平缓现象,质量损失率较少;紫外辐照作用前后碳纤维表面形貌和元素组成基本未变,说明其具有良好的抗紫外辐照性能。     

环氧树脂648和TDE-85的质子辐照损伤效应研究

通过地面模拟空间环境质子辐照条件(质子能量Ep=150keV,束流密度A=2.0×1012cm-2·s-1,辐照剂量范围Φ=(0～5.0)×1016cm-2;真空度10-6Pa,环境温度120 K),研究了不同辐照剂量下环氧树脂浇注体648和TDE-85的质量损失、弯曲强度和表面相糙度的变化.试验结果表明,随着辐照剂量的增加,质量损失呈现先加速递增后趋于平缓的趋势;648的弯曲强度呈单边下降趋势,TDE-85的弯曲强度呈现先上升后下降的趋势,树脂表面产生了碳化效应,表面粗糙度发生了不同程度的变化.     

真空紫外辐照引起的聚合物材料质量损失模型及实验验证

基于扩散理论及辐射化学反应理论,建立真空紫外(VUV)辐照引起的聚合物材料质量损失数学模型。采用分离变量法与特征函数展开法,获得材料中挥发物质量随辐照剂量变化的函数关系式。通过实验得到聚酰亚胺(PI)薄膜和聚酯(PET)薄膜的质量损失数据,拟合求解模型中的参数,验证模型的适用性。实验结果表明,该质量损失模型适用于PI薄膜及PET薄膜,借助该模型可预估VUV辐照引起的材料的质量损失。     

炭纤维／环氧树脂复合材料层板连续激光烧蚀数值计算

应用工程软件ANSYS的参数化设计语言(APDL)编制程序,建立了复合材料瞬态温度场和烧蚀的物理数学模型,利用"杀死"单元的方法实现动边界退移的烧蚀与热传导耦合计算,从而完成了对烧蚀尺寸变化的定量描述;采用AN-SYS中处理相变的方法,通过定义材料随温度变化的焓来考虑潜热。考虑了纤维的烧蚀、树脂分解以及辐射和对流热损失,对炭纤维/环氧叠层复合材料在不同辐射时间下激光烧蚀的温度场和烧蚀率进行数值计算,并分析了烧蚀特性和烧蚀机理,计算结果与实验结果吻合较好,可为复合材料热载荷下的失效分析和抗激光加固技术设计提供理论基础。     

The PROCESS experiment: exposure of amino acids in the EXPOSE-E experiment on the international space station and in laboratory simulations

To understand the chemical behavior of organic molecules in the space environment, amino acids and a dipeptide in pure form and embedded in meteorite powder were exposed in the PROCESS experiment in the EXPOSE-E facility mounted on the European Technology Exposure Facility (EuTEF) platform on board the International Space Station (ISS). After exposure to space conditions for 18 months, the samples were returned to Earth and analyzed in the laboratory for reactions caused by solar UV and cosmic radiation. Chemical degradation and possible racemization and oligomerization, the main reactions caused by photochemistry in the vacuum ultraviolet domain (VUV, wavelength range 100-200?nm for photon energy from 6.2 to 12.4?eV) were examined in particular. The molecules were extracted and derivatized by silylation and analyzed by gas chromatograph coupled to a mass spectrometer (GC-MS) to quantify the rate of the degradation of the compounds. Laboratory exposure in several wavelength ranges from UV to VUV was carried out in parallel in the Cologne Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Center and Centre de biophysique moléculaire (CBM) laboratories. The results show that resistance to irradiation is a function of the chemical nature of the exposed molecules and the wavelengths of the UV light. The most altered compounds were the dipeptide, aspartic acid, and aminobutyric acid. The most resistant were alanine, valine, glycine, and aminoisobutyric acid. Our results also demonstrate the protective effect of meteorite powder, which reemphasizes the importance of exogenic contribution to the inventory of prebiotic organics on early Earth.     

碳纳米管无溶剂纳米流体对环氧树脂力学性能及阻尼性能的影响

为降低多壁碳纳米管(MWNTs)在树脂基体中的团聚程度,提高树脂基体的机械性能,以酸化多壁碳纳米管为核,接枝颈状层硅烷偶联剂(KH560)和冠状层聚醚胺(M2070),得到碳纳米管无溶剂纳米流体(MWNTs-C-M2070)。采用傅里叶红外光谱、流变分析和透射电子显微镜对其结构进行表征。结果表明,颈状层和冠状层成功接枝于碳纳米管表面,在测试范围内其损耗模量始终大于储能模量,说明其液体特征。以合成的MWNTs-C-M2070作为改性剂加入环氧树脂基体中,研究其力学性能及阻尼性能。结果表明:当MWNTs-C-M2070加入量为2%～4%(质量分数)时,树脂基体的力学性能和阻尼性能都能得到良好的改善。与传统碳纳米管填料相比,MWNTs-C-M2070无需超声辅助即可在树脂及溶剂中实现稳定的分散,在复合材料的工业生产中有较大应用价值。     

原子氧辐照对MoS_2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层摩擦磨损性能的影响

为了揭示低地球轨道环境中的原子氧对粘结固体润滑涂层摩擦学性能的影响,制备了MoS2/酚醛环氧树脂粘结固体润滑涂层,并在原子氧地面模拟没备中对其进行辐照.采用球盘摩擦试验机考察了辐照前后涂层的摩擦磨损性能,并通过扫描电子显微镜(SEM)和X-射线光电子能谱仪(xPs)分析了辐照对涂层表面结构和组成的影响.研究发现,原子氧辐照增大了涂层的摩擦系数,降低了其耐磨性.表面结构和组成分析表明,原子氧辐照引起涂层中固体润滑剂MoS2发生部分氧化和粘结剂发生部分降解,使得涂层表面的O含量显著增大,而C含量明显降低.原子氧辐照引起的涂层表面结构和组成的变化是其改变粘结固体润滑涂层摩擦学性能的主要原因.     

用于共注射RTM工艺的环氧树脂和酚醛树脂的工艺特性

研究了用于共注射RTM工艺制备承载/隔热/防热一体化复合材料的酚醛树脂和环氧树脂的工艺特性.以苯并噁嗪为防热层的酚醛树脂基体,研究得到了满足共注射工艺条件的环氧树脂体系并确定了共注射的工艺窗口.研究结果表明,以E-44为基体树脂、以GA327改性芳胺为固化剂所构成的环氧树脂体系可作为承载层的基体树脂和苯并噁嗪树脂进行共注射,其共注射的工艺窗口温度为85～90 ℃,在此温度范围内,环氧树脂体系和低粘度保持时间大于20 min,满足了共注射RTM成型一体化复合材料的基本工艺要求.     

轻量化环氧树脂复合灌封材料均匀性工艺研究

轻量化环氧树脂灌封材料在机械、电子、航空航天等领域有着广泛的应用,轻量化环氧树脂灌封材料中不同密度的填料在固化过程中发生分层等现象,会降低环氧树脂灌封材料的均匀性并产生应力集中,影响材料的各项性能。通过向体系中加入空心玻璃微珠作为轻量化填料,并设计了偶联处理、低温凝胶工艺、添加小粒径氮化硼等不同的均匀性提升工艺方案,研究了不同工艺条件对环氧树脂灌封材料体系的密度与均匀性的影响。结果表明：偶联处理工艺对于均匀性的影响较小,无法有效抑制体系的分层现象;低温凝胶工艺与小粒径氮化硼填料的添加能够将环氧材料体系的密度差分别降低至0.069g/cm³与0.015g/cm³,显著提升了环氧树脂灌封材料的均匀性。     

释放SF_6气体改变电离层电子密度的实验研究

电离层受到自然或人工扰动后产生的电子密度变化会影响无线电的传播。实验模拟了人工释放SF_6气体扰动电离层,通过对SF_6气体在电离层中的扩散过程和相应的离子化学反应的分析,并结合实验测量,研究了电离层电子密度随SF_6气体释放量的变化规律。实验结果表明:SF_6气体在电离层高度释放后,电子密度显著减少,且减少量与气体释放量在一定范围内呈负指数关系。研究可为今后提高卫星通信保密性和实施通信干扰等应用提供理论依据。     

光纤嵌入法监测复合材料固化的研究

通过嵌入光纤对芳纶／五氧复合材料板及环氧树脂浇注体的固化进行初步研究，结果表明，光纤嵌入法能准确监测出浇注体及芳纶／环氧复合材料的瞬时固化情况。     

玻璃纤维复合材料的原子氧剥蚀效应试验研究

对两种玻璃纤维复合材料开展了原子氧效应的地面模拟试验研究。总结了试验前后试样质量及表面形貌的变化规律，计算得到了材料的剥蚀率。试验结果表明，随着原子氧累积通量的增大，玻璃纤维复合材料的质量和体积损失减慢。经分析认为，在原子氧与复合材料的作用过程中，树脂优先被剥蚀，而将纤维暴露在外，由于玻璃纤维对底层树脂基体的遮挡作用，导致在原子氧效应试验后期，玻璃纤维复合材料的剥蚀速度减缓。     

基于E51/BF3-400体系的RFI工艺用环氧树脂膜的制备与性能

通过在E51型环氧树脂中加入潜伏性三氟化硼单乙胺固化荆和具有降低反应速率的乙二醇,并控制体系聚合反应的预聚度,成功合成了EFA-1型B阶段环氧树脂膜.实验发现,树脂膜储放温度高低所造成的树脂膜硬化或软化现象对树脂膜上下表面离型纸的可剥离性具有重要影响;在E51/BF3-400体系中加入一定量的乙二醇,可显著提高环氧树脂膜浇注体的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率.测试结果表明,EFA-1型B阶段环氧树脂膜树脂膜具有溶渗粘度低、凝胶时间长和良好的型面附型及室温可操作性,且其浇注体和RFI叠层板复合材料力学性能优良,EFA-1型环氧树脂膜可满足RFI成型工艺与性能要求.     

有机硅改性环氧丙烯酸酯的紫外固化研究

用端甲氧基聚硅氧烷对双酚A型环氧丙烯酸酯进行了改性，该改性体系在安息香甲醚为引发剂时可成功地进行紫外固化，实验结果表明脂肪族聚氨酯丙烯酸酯可明显改善体系的柔韧性，二缩三丙二醇二丙烯酸酯可明显改善体系的粘度，提高紫外固化活性，三乙醇胺能有效防止氧气对自由基聚合的表面阻聚作用。     

双马来酰亚胺树脂和环氧树脂复合材料在极端温度下的性能对比

文章针对卫星复合材料天线在轨工作的高、低温温度环境,选择了玻璃化温度在220℃以上的双马来酰亚胺树脂和改性增韧环氧树脂作为新一代高模量碳纤维复合材料树脂的候选基体。在常温、极端低温-196℃和高温＋150℃测试了两种树脂基体碳纤维复合材料的力学参数,包括弯曲强度、弯曲弹性模量、层问剪切强度和热膨胀系数等。同时,对统计测试结果进行了分析,对比了两种树脂在温度环境下的性能差异。最后根据强度差异、热膨胀性能差异和工艺过程的复杂性,选择了改性增韧环氧树脂5224作为新一代卫星天线产品碳纤维复合材料的树脂基体材料。