新型SiBCN杂化树脂的固化及裂解机理

以硅乙烯基1,7-碳硼烷为B源与含乙烯基硅氮烷反应生成了一种新型的SiBCN杂化树脂。采用FT-IR、DSC、TGA和Py GC-MS对树脂的结构、固化行为、热稳定性、热裂解反应和过程进行了研究,并用Kissinger方程和FWO法计算出了固化反应和热裂解的表观活化能,分析了树脂的裂解过程及机理。结果表明:这种杂化树脂在固化过程中存在一个放热峰,固化表观活化能为113.55 k J/mol,具有较好的热稳定性,N_2气氛下,T_d~5为459℃,900℃下的残碳率为73.1%。随着裂解反应程度的增加,树脂裂解的表观活化能增加,动力学热稳定性增强。当裂解温度为300℃时,树脂主要发生转氨基反应,裂解产生NH_3;500℃时,有机基团脱除,树脂裂解产生NH_3、CH_4和CH_2=CH_2等烯烃;650℃时,裂解气体种类进一步增加,生成一系列烷烃和烯烃。     

国产M55J级碳纤维与两种典型树脂界面性能研究

为了夯实国产M55J级碳纤维在航天构件中的应用基础，重点研究了国产M55J级碳纤维与航天环氧和氰酸酯树脂的界面性能，并与进口M55J碳纤维进行对比。采用扫描电子显微镜、原子力显微镜对碳纤维的微观形貌进行表征，通过接触角测量、红外光谱分析和微脱粘测试对碳纤维与航天树脂的粘附功、浸润性、化学反应特性和界面剪切强度进行测定。结果显示，国产M55J级碳纤维表面存在大量沟槽，上浆剂形成少量突起；国产M55J级碳纤维与两种树脂的浸润性优于M55J碳纤维与树脂浸润性，国产M55J级碳纤维与两种航天树脂的粘附功分别为55.76和48.61 mN/m，均高于进口碳纤维的粘附功；国产M55J级碳纤维上浆剂与两种航天树脂经高温固化后反应程度达到100%；国产M55J级碳纤维与两种航天树脂的界面剪切强度分别为74.62和62.99 MPa，均高于M55J碳纤维。     

聚碳硅烷裂解中的氧影响分析

以不同纯度的氮气为保护性气氛，采用差热法和红外光谱法研究微量氧对聚碳硅烷裂解的影响，并讨论了在有微量氧的气氛下，不同裂解条件对陶瓷产率的影响。结果表明，氧可以与聚碳硅烷起氧化反应，形成含氧基团，使裂解产物增重。合理地控制气氛流量、升温速率、试样量等裂解工艺条件，可有效地抑制氧对聚碳硅烷裂解的影响。当升温速率为30℃／min、氮气流量为80mL／min时，气氛中微量氧的氧化程度降至最低，试样的陶瓷产率接近于实际值。     

耐高温有机硅树脂的合成及其耐热和固化性能研究

以甲基和苯基氯硅烷为单体,采用水解缩聚的方法合成有机硅树脂,并对影响有机硅树脂合成的有关因素进行了研究。结果表明,当水解温度为70℃,控制水用量n(H2O)／n(c1)在8:1-5:1的范围内时,可合成出易溶于甲苯的有机硅树脂。红外光谱(IR)显示,合成的硅树脂含有端羟基。采用热失重法(TG)、热失重的微分曲线法(DTG)和马弗炉烧蚀试验研究有机硅树脂耐的热性能和室温固化性能,并对KH-CL和三乙醇胺两种室温固化剂对硅树脂的耐热性能的影响进行了对比研究。结果表明,在氩气气氛下,硅树脂具有很高的耐热性能,它的起始分解温度为400℃,热失重主要由400-500℃时"解扣式"降解和500℃之后的"重排"降解引起。但在空气气氛下,由于有机基团的氧化分解,硅树脂的耐热性有所下降。KH-CL可使硅树脂在室温条件下固化,固化后硅树脂的耐热性能提高。     

聚碳硅烷/纳米钛粉的热裂解

运用ＩＲ、ＸＲＤ和ＴＧ等分析手段研究了掺混纳米钛粉的聚碳硅烷的热裂解过程。发现热解过程可分为有机硅聚合物转化为无机无定形态和无定形态生长为微晶成。裂解产物中钛的存在形态随保护气氛不同而不同,保护气氛为氮气或氨气时钛的裂解产物为ＴｉＮ,氩气时为ＴｉＣ。     

热载与进口气流条件对柱肋通道换热的影响

目前关于燃气涡轮叶片冷却的实验研究多数是在常温常压进口气流和低壁温条件下进行的,而实际燃气涡轮叶片的冷却气流为来自于压气机的高温高压空气,且涡轮叶片壁面热载（定义为加热壁面壁温与冷却气流进口温度之比）很高。为了掌握热载与进口气流条件对于涡轮叶片尾缘内部冷却通道的冷却效果的影响,本文在考虑空气物性随温度变化的情况下,采用数值模拟方法进行了相关的计算和分析。计算选取了两种进口气流条件（常温常压、高温高压）,热载为1.1-1.9,进口气流雷诺数为5×103-1×105。计算结果表明,进口气流雷诺数一定的情况下,随着热载的增大,通道内换热能力降低,流动阻力系数增大;与常温常压进口气流条件相比,高温高压进口气流条件导致通道努塞尔数降低,并且努塞尔数在高热载条件的降低更为显著;在进口气流雷诺数为60000的条件下,高温高压进口气流、热载为1.9的条件下通道的努塞尔数比与常温常压进口气流条件、热载为1.1条件下通道的努塞尔数降低了15.8%,且随着进口气流雷诺数的提高,通道换热的削弱程度进一步增大。本文的研究表明,涡轮叶片的冷却设计必须考虑叶片冷却的实际条件,并对实验数据结果进行合理修正。     

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15phr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Tg升高;BMI/PES-5复相树脂中只有一个Tg,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。     

无掺混孔三级旋流器燃烧室燃烧性能试验

对无掺混孔三级旋流器燃烧室进行了不同进口空气速度和油气比下的热态试验研究,研究结果表明:随着进口空气速度的增加,点火油气比从0.0115增大到0.0174,贫油熄火油气比大多在0.005以下且变化不大;同一油气比下,进口空气速度越低,燃烧效率越高;各工况下的燃烧效率均在0.895以上,大状态点的出口温度分布系数均在0.1左右;综合考虑各燃烧性能,试验结果验证了对于高油气比燃烧室而言取消掺混孔的可行性和所提出的几个技术创新的可行性.      

国产中温固化热破胶膜性能

考察了一种适用于卫星太阳翼基板的国产中温固化胶膜的胶接性能和热破工艺性,并分别采用国产和进口胶膜,利用胶膜热破施胶方法制备了碳纤维网格面板/铝蜂窝芯夹层结构,对其弯曲性能进行评价。结果表明,国产胶膜的室温拉伸剪切强度（铝基材）为34.9 MPa,150 ℃时拉伸剪切强度降为10.2 MPa,-150 ℃时拉伸剪切强度降为30.4 MPa。碳纤维复合材料作为胶接基材时,室温拉伸剪切强度为17.5 MPa,破坏模式为基材分层破坏和胶黏剂内聚破坏的混合破坏模式。国产胶膜具有良好的热破工艺特性,在合适的工艺条件下,破孔率优于99.9%,90°板-芯剥离强度为15.4 N/cm;采用国产胶膜制备的蜂窝夹层结构的弯曲性能与采用进口Redux312UL的接近,弯曲刚度为1.94×10⁸ N·mm²,弯曲强度为35.7 MPa。     

催化剂对HMX/AP/HTPB推进剂热分解特性的影响

热分析实验是使用国产CDR-1型差动热分析仪。热分解活化能用Ozawa法和Kissinger法计算[1],其它动力学参数均用Kissinger法求得。全部热分析实验均在氮气气氛中进行。推进剂燃速用靶线法燃速仪测定。HMX和各种催化剂在使用前均经过烘干处理。催化剂过100目筛。      

高硅氧/有机硅复合材料高温弯曲性能研究

研究了不同温度对高硅氧/有机硅复合材料弯曲性能的影响;采用红外光谱仪对甲基苯基硅树脂在室温～600℃的结构进行了表征;使用热重分析仪,对基体树脂的热稳定性进行了测量;通过动态热机械分析仪对复合材料的动态力学性能进行了测定;采用扫描电镜对复合材料弯曲断口的形貌进行了观察。,结果表明,室温～600℃范围内弯曲强度随温度的升高而降低,弯曲强度在200℃,300℃,600℃分别出现了明显的降低。复合材料的玻璃化转变、树脂分解和裂解是弯曲性能下降的主要原因。     

液态聚碳硅烷先驱体制备陶瓷基复合材料的工艺适应性研究

陶瓷先驱体是先驱体浸渍裂解工艺(PIP)制备陶瓷基复合材料的关键,先驱体工艺性能对复合材料制备工艺和材料性能有着决定性的影响。以一种新型液态聚碳硅烷先驱体(VHPCS)为研究对象,利用红外光谱分析差示扫描量热分析、热重分析、X-射线衍射分析等分析手段对VHPCS及其裂解产物的热稳定性进行表征。从PIP工艺角度出发,对VHPCS固化行为和裂解行为进行分析。结果表明,VHPCS中含有活性的Si-H和Si-CH=CH2基团,可在165℃开始固化反应。VHPCS在1000℃的N2气氛下的陶瓷产率为60%,其裂解产物在1000~1300℃内晶相稳定,是比较理想的陶瓷先驱体。     

民机复合材料用国产高温固化结构胶膜性能研究

目前,国内民机项目采用的高温固化结构胶膜全部依赖进口,随着国产预浸料/复合材料在民机领域的考核应用的深入开展,对国产高温固化结构胶膜的应用研究尤为重要。通过采用红外、凝胶时间、流变和差示扫描量热法(DSC)对研制的高温(180℃)固化的结构胶膜ACTECH~?1302F进行理化性能测试分析,表明ACTECH~?1302F胶膜与BA3202W预浸料的树脂体系匹配性良好;制备胶膜与复合材料的二次胶接试样,测试双搭接剪切强度和"I"型层间断裂韧性(G_(IC)),结果完全满足民机复合材料用高温固化结构胶膜的使用要求。研制的国产高温固化结构ACTECH~?1302F胶膜可以实现与国产高温固化预浸料BA3202W的体系匹配,初步满足民机复合材料用高温固化结构胶膜的关键技术指标需求。     

新型聚苯并噁嗪改性树脂的制备与性能

通过预聚反应制备了一种新型聚苯并噁嗪改性树脂.利用FTIR、GPC表征了改性树脂.利用旋转黏度计、DSC、DMA和TGA分别考察了树脂的流动性能、固化行为和改性树脂固化物的热性能.结果表明:制备的苯并噁嗪改性树脂在60～ 100℃,黏度小于500 mPa·s,恒温6h黏度不明显增大,具有良好的流动性能,适用于RTM成型工艺.改性树脂聚合温度较低,具有良好的固化工艺性.改性树脂固化物在氮气气氛下Td5在430℃以上,在900℃的残重高达73.71％,Ts为353.4℃,具有良好热性能.     

新型Al-Zn-Mg-Cu合金的应力腐蚀行为研究

采用周期浸泡试验,研究了不同热处理制度下的新型A l-Zn-Mg-Cu合金应力腐蚀行为。对比了国产A l-Zn-Mg-Cu合金与进口合金的腐蚀行为差异。探讨了合金应力腐蚀开裂的宏观特征及裂纹的微观特征。采用A1热处理制度生产的国产合金对应力腐蚀具有敏感性,而采用A2和A3两种热处理制度生产的国产合金均达到了与进口合金相当的抗应力腐蚀性能。     

硅含量对聚硅乙炔树脂热性能的影响

合成了一系列不同硅含量的聚硅乙炔树脂,研究了硅含量对其耐热性能的影响.采用GPC、1H-NMR和29Si-NMR对树脂结构进行了表征,并运用DSC、TGA等对其热稳定性及高温抗氧化性进行了初步表征.TGA测试结果表明具有不同硅含量的树脂固化物在氮气中的残重率无明显差异,均在81%～85%;而在空气气氛中,树脂的残重率随着硅含量的增加而明显提高,从51%提高到67%,表明硅含量的增加有利于改善树脂的抗氧化性能.对于本体系硅含量的增加也伴随着Si-H键含量的增加,降低树脂固化温度,增大固化放热量.     

苯并噁嗪杂化树脂及其复合材料的制备与性能

为提高苯并噁嗪(BZ)的热稳定性,通过BZ 与聚硅氮烷制备了一种苯并噁嗪杂化树脂(BZ-H),
并采用模压工艺制备了玻璃布/ BZ-H 复合材料。制备的BZ-H 树脂在70 ~170℃有较低的黏度和聚合温度、
较少的放热量及良好的固化工艺性。其固化物的Tg 为354. 7℃。在N2 气氛下,T5
d 为460℃,900℃ 的残重
(W900℃ )为75. 68%。在空气气氛下, T5
d 为466℃,W900℃ 为16. 39%。玻璃布/ BZ-H 复合材料在室温下的弯曲
强度、模量和层间剪切强度分别为433 MPa、22 GPa 和24 MPa,在350℃下的保留率分别为40%、68%和54%。
SEM 微观形貌观察表明,BZ-H 树脂与纤维间具有良好的粘接作用,该特征赋予了复合材料优良的力学性能。     

交联聚硅氧烷的热降解行为

运用TGA-IR研究了交联聚二甲基硅氧烷以及含10%、16%苯基硅氧烷链段的聚二甲基硅氧烷的热降解行为，并用FTIR分析了聚硅氧烷的热分解产物。结果表明，在300℃以上，交联聚硅氧烷热降解的主要产物为环三硅氧烷和环四硅氧烷，裂解反应既在分子链内发生也在分子链间发生。在惰性气氛下，苯基硅氧链段的引入未能提高聚二甲基硅氧烷的热稳定性。     

高温润滑剂对玻璃纤维增强聚醚醚酮酮复合材料性能的影响

以聚醚醚酮酮(PEEKK)树脂为基体、玻璃纤维(GF)为增强材料,并添加加工助剂,采用双螺杆挤出机熔融复合研制了PEEKK/GF复合材料.研究了高温润滑剂对复合材料加工性能及复合材料性能的影响.结果表明,加工助剂显著改善了聚醚醚酮酮的加工性能,同时提高了复合材料的机械性能.     

火箭煤油热裂解研究

为了探究火箭煤油热裂解过程以及抗氧化剂对热裂解过程的影响,通过火箭煤油静态热裂解实验研究了火箭煤油在683K～713K条件下裂解转化率、裂解产气率、气相产物组成随温度和时间的变化规律。同时,对比了加入1wt%抗氧化剂邻甲基对苯二酚(THQ)的火箭煤油热裂解行为,发现THQ对火箭煤油热裂解有明显抑制作用。683K～713K下,火箭煤油添加1wt%THQ前后的裂解活化能分别为150.0kJ/mol和210.5kJ/mol,并获得了相应的Arrhenius热裂解方程。对比发现我国火箭煤油裂解速率常数小于美国RP-1,RP-2火箭煤油。