检索结果-南通市图书馆

作者：孙周强苏州大学

学位级别：硕士

高性能透波复合材料属光电磁和结构功能复合材料范畴,为“结构一防热一透波”一体化功能材料,是航天器“眼睛”的重要组成部分。随着航空航天工业的飞速发展,飞行器的飞行马赫数在不断提高,对透波材料提出了更高的性能要求,即具有突出... 详细信息

高性能透波复合材料属光电磁和结构功能复合材料范畴,为“结构一防热一透波”一体化功能材料,是航天器“眼睛”的重要组成部分。随着航空航天工业的飞速发展,飞行器的飞行马赫数在不断提高,对透波材料提出了更高的性能要求,即具有突出的耐热性、优异的介电性能、良好的成型工艺性和力学性能。树脂性能是决定复合材料的重要性能(介电性能、耐热性、耐湿性)的关键因素,所以,先进透波材料的研制应以高性能树脂为基体。基于氰酸酯树脂(CE)和磷酸铝(AlPO)优良的综合性能,本文采用“复合技术”,设计并制备了新型高性能复合树脂(AlPO/CE),全面深入地探讨了复合树脂的界面性质、AlPO含量与复合树脂性能的关系;为进一步改善AlPO/CE的力学性能和耐湿性,制备了基于环氧改性甲基苯基有机硅树脂(E-Si)、AlPO和CE的三元复合材料,研究了E-Si的含量对AlPO/CE复合材料性能的影响;采用化学合成法合成了磷酸铝胶(s-AlPO),制备了玻璃布增强s-AlPO/CE复合材料,重点讨论了复合材料的力学性能和介电性能。通过本文的研究,初步建立了设计与制备新型高性能树脂及其透波复合材料的新理论和新方法。研究了不同偶联剂对磷酸铝/CE性能的影响,制备了AlPO/CE和AlPO(KH-550)/CE复合材料,研究了复合材料的热性能、介电性能和吸湿性能。研究结果表明,不同偶联剂对磷酸铝/CE的固化行为以及磷酸铝和CE之间的界面作用力影响不同。AlPO(KH-550)和AlPO(KH-560)对CE固化反应的催化作用以及与CE间的界面作用力稍高于AlPO(H-2),所以AlPO(KH-550)/CE复合材料的综合性能最佳。AlPO(KH-550)/CE复合材料的性能与AlPO(KH-550)含量密切相关。 AlPO(KH-550)加入到CE中使材料的热分解机理从两步变为三步。随着AlPO(KH-550)含量的增加,材料的导热系数和贮存模量逐渐增大,tanδ不断下降,Tg降低,吸水率几乎不变。由适当含量AlPO(KH-550)组成的AlPO(KH-550)/CE复合材料具有比纯CE树脂更佳的综合性能。将兼具突出耐热性和韧性的环氧改性甲基苯基有机硅树脂(E-Si)加入到AlPO/CE复合材料中,设计、制备了E-Si/AlPO/CE三元复合材料,系统研究了三元复合材料的性能,并与CE树脂和二元复合材料的性能进行了对比。研究结果表明,与二元复合材料和CE树脂相比,三元复合材料的冲击强度大幅度提高,当E-Si含量为15%时,三元复合材料的冲击强度增幅达50%。三元复合材料的初始热分解温度提高,热分解过程仍为三步,但第一最大分解速率峰向低温方向移动,Yc降低。在介电损耗正切值保持不变的情况下,三元复合材料介电常数、平衡吸水率、扩散系数均低于二元复合材料的相应值。采用研磨法,以磷酸、氢氧化铝和水为反应物制备了磷酸铝胶(S-AlPO),其为多种磷酸铝的混合体系,pH值为3-4,具有很强的粘接性。与CE/EW-210二元复合材料相比,磷酸铝胶增加了材料的界面效应,从而提高了材料的力学性能。含15%S-AlPO的复合材料的冲击强度、弯曲强度、弯曲模量以及层间剪切强度分别提升了38%、6%、32%和45%。三元S-AlPO/CE/EW-210复合材料的热膨胀系数仅约为CE/EW-210的50%。15%AlPO/CE/EW-210具有最小的ε值(3.353)和最大的tanδ值(0.0133)。S-AlPO的加入改变了CE/EW-210复合材料的损耗峰形状,但其对Tg无负面影响。

关键词：氰酸酯树脂磷酸铝复合材料玻璃纤维表面处理

刚挠结合印制电路板用无卤不流胶半固化片的研制

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刚挠结合印制电路板用无卤不流胶半固化片的研制

作者：易强苏州大学

学位级别：硕士

刚挠结合印制电路板(Rigid-flex PCB,简称刚挠结合板),是指利用挠性覆铜板并在不同区域与刚性覆铜板互连而制成的印制电路板。刚挠结合板既可提供刚性板的支撑作用,又有挠性板的弯曲性,能够满足三维组装的要求,是电子电气设备实现轻薄... 详细信息

刚挠结合印制电路板(Rigid-flex PCB,简称刚挠结合板),是指利用挠性覆铜板并在不同区域与刚性覆铜板互连而制成的印制电路板。刚挠结合板既可提供刚性板的支撑作用,又有挠性板的弯曲性,能够满足三维组装的要求,是电子电气设备实现轻薄短小功能的重要手段。随着刚挠结合板用刚性和挠性覆铜板性能提升,对其粘结材料也提出了更高的匹配性需求,作为传统粘结材料的纯胶膜因性能不足而不能满足使用要求。在此形势下,具有更优性能和更高性价比的改性覆铜板半成品,即玻纤布增强的不流胶半固化片开始取代纯胶膜作为刚挠结合板粘结层。同时,伴随着日益高涨的绿色环保要求,无卤素不流胶半固化片成为开发重点。本文研究了磷(P)改性环氧树脂(P-modified Epoxy Resin)、双氰胺(Dicy)与二氨基二苯砜(DDS)和线型酚醛树脂(PN)组成的并用固化系统、磷(P)阻燃剂以及无机填料在无卤覆铜板中的应用,考察了不同结构P改性环氧树脂对性能的影响、并用固化系统中各固化剂的应用比例与性能的对应关系、不同种类P阻燃剂的特征及优势,以及二氧化硅和氢氧化铝等无机填料对半固化片生产工艺及性能的影响。研究表明,环氧树脂结构直接影响固化物性能,不同固化剂与环氧树脂的最佳反应配比均有不同,无机填料具有对生产工艺影响小但性能改善大的特点,P阻燃剂的使用需根据其他配方组成和性能需求选择,明确了无卤不流胶半固化片配方基本组成。本文同时研究了酚氧树脂(Phenoxy resin)、双酚A(BPA)和端羧基丁腈橡胶(CTBN)在无卤环氧树脂体系中的应用,考察了其对生产工艺及固化物性能的改性作用。研究表明,酚氧树脂和BPA对降低压合过程树脂流动性具有积极作用,且酚氧树脂、BPA和CTBN均可在适当降低Tg等热性能基础上明显改善环氧树脂基固化物韧性。综合前期实验结论,最终设计出高性能高性价比的无卤不流胶半固化片,并通过某量产刚挠结合板进行应用考察,结果表明完全满足使用需求。

关键词：刚挠结合板无卤素不流胶半固化片环氧树脂基

超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维混杂轻质复合材料结构件的研制

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超高分子量聚乙烯纤维/碳纤维混杂轻质复合材料结构件的研制

作者：何洋西北工业大学

学位级别：硕士

论文针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维粘接性差，没有合适的既能与之获的良好粘接界面又可以获得良好结构强度的树脂基体的问题，展开了纤维表面的铬酸氧化处理、合成VE树脂以及采用碳纤维进行混杂三种途径的研究。在纤维的表面... 详细信息

论文针对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维粘接性差，没有合适的既能与之获的良好粘接界面又可以获得良好结构强度的树脂基体的问题，展开了纤维表面的铬酸氧化处理、合成VE树脂以及采用碳纤维进行混杂三种途径的研究。在纤维的表面处理部分，研究了不同配方以及处理工艺参数的铬酸体系的氧化效果，确定最佳配方方KCrO∶HO：HSO为10∶16∶140，最佳处理温度为85℃，处理速度为6cm／s;借助于FTIR、SEM等分析手段对处理机理以及处理后纤维表面形貌进行了表征：通过自制的单丝拔出实验装置对处理前后纤维的粘接性进行了测试，发现铬酸对UHMWPE纤维的表面处理具有很好的效果，DC88的处理效果比DC85好，处理后的纤维表面形成了羟基、羧基等极性基团。氧化作用较容易发生在非晶区。在VE树脂的合成及表征部分，研究确定了反应的最佳物料配比以及反应条件，对合成机理以及影响因素进行了探讨;借助于FTIR、DMA、DTA、TGA、SEM等测试分析手段对树脂的性能进行了表征。发现VEⅠ的热性能以及力学性能要好于VEⅡ，两种树脂相对E-51环氧树脂来说，均具有良好的粘接性，且两种树脂对UHMWPE纤维的粘接性比较接近。在混杂实验部分，研究了纤维状况(纤维种类、处理与未处理)、混杂方式、含胶量等对混杂结果的影响;借助于SEM以及建立的混杂模型对混杂机理进行了分析;对混杂复合材料进行了密度和耐湿热性测试。研究表明采用处理后的DC88纤维，选择VEⅡ作为基体采用层间混杂的方式，在控制含胶量在40wt％时得到的单向纤维布的粘接性是未处理纤维与E-51环氧树脂的5倍;层间混杂的效果比层内好;纤维的直径越小，混杂效果越好;对于层间混杂，两种纤维的直径差异越大，则混杂的空隙率越小，而且树脂在整个复合材料中的分布越均匀，得到的复合材料的性能越好;采用DC88和T300混杂后复合材料的密度在1.12～1.24g／cm之间，实现了预期的结构件减重的目的。

关键词：超高分子量聚乙烯纤维,表面处理,VE树脂,纤维混杂

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高介电常数树脂基复合材料的研究

高介电常数树脂基复合材料的研究

作者：顾龙成苏州大学

学位级别：硕士

高介电常数复合材料是目前重要的功能材料，其具有良好的储存电能和均匀电场的作用，在包括航空航天、电子信息、电气绝缘在内的众多尖端工业领域扮演重要角色。而导体/聚合物复合材料是制备高介电常数材料的重要形式，但是却导致介电... 详细信息

高介电常数复合材料是目前重要的功能材料，其具有良好的储存电能和均匀电场的作用，在包括航空航天、电子信息、电气绝缘在内的众多尖端工业领域扮演重要角色。而导体/聚合物复合材料是制备高介电常数材料的重要形式，但是却导致介电损耗很大，严重限制其应用。因此，研制兼具高介电常数和低介电损耗的导体/聚合物复合材料成为当今高介电常数材料的重点和难点，具有重要的理论意义和应用价值。本研究工作的目的和意义主要是制备具有优异介电性能的高介电常数树脂基复合材料，主要体现在增加复合材料的介电常数，同时降低介电损耗。由于复合材料的介电性能取决于填料、树脂、填料在树脂中的的分散性以及它们之间的界面作用，所以根据以上决定复合材料的性能的因素制定并且开展了以下两方面的研究工作：首先，选取膨胀石墨(EG)作为导体填料，CaCuTiO(CCTO)作为陶瓷材料，氰酸酯树脂(CE)作为树脂基体。首先用硅氧烷偶联剂(KH550)和钛酸酯偶联剂(TC-WT)分别对CCTO和EG进行表面处理，测试数据结果显示，两种偶联剂成功的接枝到了各自填料的表面。将改性后的和未改性的EG作为导体填料，CE作为树脂基体制备两组二元复合材料，并且对其进行介电性能的测试和分析。结果表明，经过改性后的EG在CE树脂中具有更好的分散性和树脂之间的界面结合力，因此改性过后的EG为导体制备的复合材料具有更高的介电常数和较低的介电损耗。以改性后的CCTO作为陶瓷填料，以改性和未改性的EG作为导体填料，分别制备了两组三元复合材料。与二元复合材料相比，三元复合材料具有更优异的介电性能，即具有更高的介电常数和相对较低的介电损耗，这是因为CCTO与EG在树脂内部的协同效应引起的。与以未改性的EG作为填料的三元复合材料相比，改性后的EG在CE树脂中与改性后的CCTO之间的协同效应增强，不仅存在物理剪切作用还存在的化学键合作用，以改性后的EG为导体的三元复合材料具有更高的介电常数和较低的介电损耗，并且由于填料之间的协同效应的增强，改性后的EG在树脂中的分散性较好，从而导致复合体系的渗流阈值提高。其次，本文还研究了TiB/EP复合材料的电性能和介电性能。研究结果表明，复合材料的渗流阈值为13vol%。通过模拟阻抗，得到了TiB/EP复合材料的等效电路，并讨论了其本质。考察了不同氧化时间下的On-TiB的结构。研究结果表明，On-TiB具有完全不同于TiB的结构，前者表面含有TiO。而随着氧化时间的增加，TiO的厚度逐渐增大，并逐步完全包覆住TiB，形成核壳结构。根据TiB/EP复合材料的研究结果，采用微波固化法设计制备了On-TiB含量为25vol%的复合材料(On-TiB25/EP)，系统研究了On-TiB氧化时间对复合材料的电性能和介电性能的影响。随着氧化时间的增加，On-TiB25/EP复合材料的介电常数先升高后下降，20min为最优的氧化时间。在此基础上，以氧化20min的氧化TiB(记为O-TiB)为导体，设计制备了具有不同O-TiB含量的复合材料。与TiB/EP复合材料相比，O-TiB/EP复合材料的介电常数高达3077.4，是前者的13.7倍;而后者的介电损耗是51.24，仅是前者的2.1倍。通过模拟On-TiB/EP复合材料的等效电路，研究了其兼具高介电常数和低介电损耗的本质。本文建立了一条探索通过控制导体表面绝缘层厚度制备兼具高介电常数和低介电损耗的导体/聚合物复合材料的新理论和新方法。

关键词：介电常数介电损耗协同效应渗流阈值氧化TiB2

高介电常数低介电损耗多相聚合物基复合材料的研究

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高介电常数低介电损耗多相聚合物基复合材料的研究

作者：焦一成苏州大学

学位级别：硕士

作为典型的导体/聚合物复合材料之一,碳纳米管(CNT)/聚合物复合材料在CNT的含量接近渗流阈值(cf)时发生绝缘体-导体的转变,从而获得高介电常数,但是导电通路的形成也往往导致高介电损耗。另一方面,为了保持聚合物良好的加工性和较低的... 详细信息

作为典型的导体/聚合物复合材料之一,碳纳米管(CNT)/聚合物复合材料在CNT的含量接近渗流阈值(cf)时发生绝缘体-导体的转变,从而获得高介电常数,但是导电通路的形成也往往导致高介电损耗。另一方面,为了保持聚合物良好的加工性和较低的生产成本,低cf无疑极具吸引力。目前双逾渗结构的复合材料并未能够有效提高介电常数和降低介电损耗。因此,如何通过调整基体新颖的相结构获得综合介电性能优良的复合材料仍面临巨大的挑战。本文即围绕这个主题展开研究。首先,本文以聚醚酰亚胺(PEI)/双马来酰亚胺(BD)不相容聚合物体系为基体,固定多壁CNT(MWCNT)的含量(0.4wt%),制备了PEI/BD质量配比不同的系列0.4MWCNT/PEI/BD复合材料,随着PEI含量的升高,复合材料依次呈现海岛、双连续和反转相结构。与0.4MWCNT/BD相比,MWCNT选择性分散在BD相中,同时倾向于在PEI相稠周围富集并沿着平行于PEI相稠球半径法向平面排布,增加了复合材料微电容的数量,因而使得MWCNT的分散状态发生了调整且复合材料的介电性能产生显著变化。在100Hz下,海岛相结构的0.4MWCNT/10PEI/BD介电常数增加至600,为0.4MWCNT/BD复合材料的4.5倍;而前者的介电损耗仅为后者的0.1倍。等效模拟电路的建立揭示了不同相结构在控制复合材料介电性能上的微观机理。其次,当PEI与BD树脂的质量比为20:100时,所得到的PEI20/BD为反转相结构。以其为聚合物基体,分别采用Haake熔融共混和溶液共混技术成功制备了MWCNT分布在PEI相中的复合材料(h-MWCNT/20PEI/BD)和MWCNT分布在BD相中的复合材料(MWCNT/20PEI/BD)。研究结果显示,两种复合材料的介电性能差异明显。在相同组份下,与MWCNT/20PEI/BD复合材料相比,h-MWCNT/20PEI/BD复合材料具有更高的介电常数和更低的cf。在100Hz下,h-0.45MWCNT/20PEI/BD复合材料的介电常数高达1742,分别约是0.5MWCNT/20PEI/BD复合材料的25倍,PEI/BD的562倍。同时,cf低至0.35wt%,为MWCNT/20PEI/BD复合材料的0.6倍。cf值的降低源于MWCNTs在PEI相中导电网络结构的形成;介电常数的提升归因于增强的界面极化和微电容的增加,而非简单的加和法则。这些有趣的结果表明通过调整MWCNTs在不相容聚合物基体中的分散位置和分散状态可为制备综合介电性能优良的复合材料提供简便而实用的手段。

关键词：复合材料介电常数介电损耗相结构微电容碳纳米管

新型低介电损耗高能量密度多层结构树脂基复合材料的研究

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新型低介电损耗高能量密度多层结构树脂基复合材料的研究

作者：卢纯青苏州大学

学位级别：硕士

具有高能量密度的高介电常数材料对于介电电容器在混合动力汽车、医疗设备和电子武器方面的应用以及介电电容器自身向小型化、集成化方向的发展来说非常重要。作为一类重要的高介电常数材料,导体/聚合物基复合材料在导体含量接近渗流阈... 详细信息

具有高能量密度的高介电常数材料对于介电电容器在混合动力汽车、医疗设备和电子武器方面的应用以及介电电容器自身向小型化、集成化方向的发展来说非常重要。作为一类重要的高介电常数材料,导体/聚合物基复合材料在导体含量接近渗流阈值时,会出现介电常数突增的现象,满足介电电容器对于高介电常数的需求。但同时,也伴随着介电损耗突增和击穿强度降低的问题,不利于储能密度的提高。因此,研发一种兼具高介电常数、低介电损耗的高能量密度聚合物基复合材料是一项非常有意义的工作。本文的研究工作主要针对这个目标展开。首先,基于含有导电层和绝缘层的层状结构设计,我们以碳纳米管(CNT)、氰酸酯(CE)树脂和六方氮化硼(h BN)为原料,制备了含量为0.4wt%的CNT/CE(0.4CNT/CE,记为C层)和h BN/CE(记为B层)组成的多层结构复合材料。根据B层和C层的位置不同,得到了三种层状结构复合材料BC、BCB和CBC。研究了不同的层状结构和层内组分对复合材料的介电性能、击穿强度和能量密度的影响,并与单层的0.4CNT/CE的综合性能相比较。结果表明,三种层状结构均具有更低的介电损耗和改善的击穿强度。其中BC和CBC结构的介电常数远大于0.4CNT/CE复合材料的值,特别地,h BN占B层含量为20wt%的C20BC结构的介电常数可达323(100Hz),对应的介电损耗仅为0.049(100Hz),分别是0.4CNT/CE的10倍和2.6×10-3倍;同时,该结构的击穿强度和能量密度也分别达到0.4CNT/CE复合材料的1.5倍和25倍。这些突出的性能源于复合材料的多层结构。层状结构中,B层的存在一方面能够阻止导电通路的形成,达到降低介电损耗、改善击穿强度的作用;另一方面,B层与C层之间电导率的巨大差异使得层之间产生界面极化,赋予复合材料大幅提高的介电常数。其次,为了保留界面极化对于提高介电常数的有益效果,同时进一步改善击穿强度,更系统地研究层状结构对介电性能的影响,我们在C20BC(记为I)结构的基础上,继续在其一端或两端旋涂B层,分别得到了四层结构BI和五层结构BIB。结果表明,在相同的h BN含量下,BI和BIB结构的介电损耗低于I结构,并且击穿强度得到进一步改善。但是由于B层作为绝缘层阻止电荷传输的作用强于层间界面极化的作用,BI和BIB的介电常数较I结构并没有提高,但是BI结构的介电常数是0.4CNT/CE的2.8倍。同时,与0.4CNT/CE相比,BI和BIB结构的能量密度均获得了提高,分别是前者的9倍和4.5倍。

关键词：多层结构能量密度击穿强度介电性能

基于金属有机骨架的高性能双马来酰亚胺树脂基复合材料的结构与性能研究

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基于金属有机骨架的高性能双马来酰亚胺树脂基复合材料的结构与性...

作者：韩贤超苏州大学

学位级别：硕士

高性能耐热热固性树脂(HPTR)一直是制约电子信息、电气绝缘、新能源和航空航天等尖端工业领域发展前景的关键基础材料。随着产品向轻质、高速、高功率方向发展,对产品的服役可靠性提出了越来越高的要求。而大量研究表明,高介电损耗是导... 详细信息

高性能耐热热固性树脂(HPTR)一直是制约电子信息、电气绝缘、新能源和航空航天等尖端工业领域发展前景的关键基础材料。随着产品向轻质、高速、高功率方向发展,对产品的服役可靠性提出了越来越高的要求。而大量研究表明,高介电损耗是导致树脂在电子信息和电气绝缘领域应用中易老化、服役可靠性低的主要因素。因此,低介电损耗成为高性能绝缘材料包括高耐热性和高韧性在内的重要性能特征。双马来酰亚胺树脂(BMI)是HPTR的典型代表,在电子信息、电气绝缘、新能源和航空航天等尖端领域具有重要应用价值,然而存在韧性不足的缺点。如何在保持HPTR原有突出性能的基础上,研制高韧性、高耐热、低介电常数及损耗的复合材料,是当今材料领域的重要研究课题。此外,尚未有金属有机骨架(MOF)改性树脂的阻燃性能方面的研究。本文基于以上问题,首先分别制备了两种刚性粒子MOF,分别是s MIL及氨基化MOF(s N-MIL),并对其结构进行了系统表征。研究结果表明,本文合成的sN-MIL是有与sMIL一致的结构,其粒径在100nm左右,BET比表面积为171.78m/g,远小于文献中的值(3099m/g)。其次,将sN-MIL加入烯丙基双酚A(DBA)中,并与BMI树脂熔融组成复合材料(sN-MIL/BD),系统研究了sN-MIL对BD树脂的固化行为、聚集态结构(交联密度和自由体积)、耐热性、介电性能、力学性能(包括韧性和刚性)及其增韧机理和阻燃性能的影响。研究结果表明,相较于DBA改性BMI(BD)树脂,所有的sN-MIL/BD复合材料同时具有超低介电损耗、低介电常数、良好的耐热性及出色的力学性能(包括冲击强度、弯曲强度及临界应力强度因子(K))。其中,含0.3wt%sN-MIL的复合材料(0.3sN-MIL/BD)的弯曲强度、冲击强度及K分别高达BD树脂的1.86倍、1.70及1.65倍。与此同时,100Hz时,0.3sN-MIL/BD的介电损耗低至0.0004,是迄今无机填料/聚合物复合材料的最低值,而且介电常数(3.15)低,表明sN-MIL对BD树脂具备优异的降低介电损耗、增韧和增强能力。此外,本文采用极限氧指数、锥形量热和热重红外联用手段深入研究了sN-MIL/BD复合材料的阻燃性能及其阻燃机理。研究表明,sN-MIL的加入降低了火灾发生的难度,表现出良好的阻燃性。通过系统研究sN-MIL及其含量对树脂聚集态结构(自由体积、交联密度)的影响,深入探讨了sN-MIL/BD复合材料取得优异性能的机理。

关键词：金属有机骨架双马来酰亚胺树脂力学性能介电性能阻燃性能