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RTM用改性硅炔杂化树脂及其复合材料

复合材料学报 2024年第2期41卷 685-693页

作者：胡文杰张钧钧高明宇蒋峰光刘敏周权华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海200237 上海富晨新材料有限公司上海200241

树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种液体闭模成型工艺,成品表面光滑、安全环保、成本较低,极具发展潜力。硅炔杂化树脂是一种耐高温性能优异的有机无机杂化树脂,在航空航天领域均有广泛应用,但其与纤维的结合性能较差,复合材料力学性能不... 详细信息

树脂传递模塑(RTM)成型工艺是一种液体闭模成型工艺,成品表面光滑、安全环保、成本较低,极具发展潜力。硅炔杂化树脂是一种耐高温性能优异的有机无机杂化树脂,在航空航天领域均有广泛应用,但其与纤维的结合性能较差,复合材料力学性能不佳,成为制约其发展应用的主要因素。本文以苯并噁嗪树脂(PBZ)和氨基稀释剂(PAD)共混改性聚(间二乙炔基苯-甲基氢硅烷)树脂(PSA),制备了适用于RTM成型工艺的改性硅炔杂化树脂(PPA)。通过DSC、FTIR、流变仪、旋转黏度计和热重等方法对PPA树脂的RTM成型工艺、固化行为及耐热性能进行分析。结果表明:PPA树脂的加工窗口宽,可以实现RTM成型的目标,但固化温度高于PSA树脂;PPA树脂的耐热性能优异,其中PPA-1(PSA:PBZ:PAD质量比为5:1:2)树脂在氮气和空气中质量损失5%的温度(T_(d5))分别为585.4℃和568.3℃,1000℃质量保留率分别为88.3%和26.0%。复合材料力学性能测试表明,石英纤维增强PPA树脂复合材料(QF/PPA)力学性能随PBZ含量的增加而逐渐升高,其中QF/PPA-1常温下弯曲强度为346.2 MPa,层间剪切强度为21.4 MPa,较QF/PSA复合材料分别提高了120.6%和72.6%,400℃热老化2 h后的弯曲强度和层间剪切强度分别为256.5 MPa和17.1 MPa,400℃热老化2 h后的力学性能保留率超过70%。

关键词：硅炔杂化树脂共混改性 RTM成型工艺固化行为热性能复合材料

建筑新材料中氟塑料薄膜的性能改进与可持续发展探讨

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中国设备工程 2024年第S2期 56-58页

作者：章东海笙康高分子材料(上海)有限公司上海200000

在全球可持续发展的背景下,建筑行业正寻求采用更高效、环保的新型材料以应对日益增长的环境和能源挑战。氟塑料薄膜,尤其是乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)因其独特的性能,成为现代建筑设计中的一种重要材料。本研究围绕氟塑料薄膜在建筑领... 详细信息

在全球可持续发展的背景下,建筑行业正寻求采用更高效、环保的新型材料以应对日益增长的环境和能源挑战。氟塑料薄膜,尤其是乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)因其独特的性能,成为现代建筑设计中的一种重要材料。本研究围绕氟塑料薄膜在建筑领域的应用,探讨了其性能改进和可持续发展的多方面策略,包括纳米技术、表面涂层技术、复合材料技术的应用,以及通过循环利用与回收技术、加强环境影响评价和政策法规支持来提高其可持续性。研究结果表明,通过综合这些策略,可以显著提升氟塑料薄膜的环境适应性和经济效益,为其在建筑行业的广泛应用提供了可行的路径。

关键词：氟塑料薄膜 ETFE 可持续发展性能改进循环利用

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自润滑关节轴承在不同应力下的摩擦磨损特性

航空材料学报 2024年第3期44卷 132-141页

作者：黄雄荣上海市轴承技术研究所有限公司上海201801 上海特种轴承工程技术中心上海201801

为了研究应力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,依据SAE AS 81820对EN2584R12轴承在常温下分别进行了50%、100%和150%标准应力条件下的全寿命摆动磨损测试,并对粘贴衬垫的平板样件进行静应力承载测试。采用三维白光干涉形貌仪与金相... 详细信息

为了研究应力对自润滑关节轴承摩擦磨损性能的影响,依据SAE AS 81820对EN2584R12轴承在常温下分别进行了50%、100%和150%标准应力条件下的全寿命摆动磨损测试,并对粘贴衬垫的平板样件进行静应力承载测试。采用三维白光干涉形貌仪与金相显微镜(OM)观察静应力承载后衬垫的变形情况,采用体视显微镜(SM)、光学显微镜(OM)和扫描电子显微镜(SEM)观察不同应力下轴承全寿命摆动磨损后内外圈磨损形貌与磨屑形貌。结果表明:全寿命周期内,三种应力下的自润滑衬垫均已磨穿,磨损规律和摩擦因数差异不大,应力越大,轴承表面温度越高,磨屑颜色越深、尺寸越大,失稳期来得更早,破坏更为剧烈;应力对轴承的寿命有显著影响,低应力和中应力条件下的摆动磨损寿命分别是高应力条件的17.95倍和7.86倍;三种应力下的磨损机理均为磨粒磨损与黏着磨损的混合磨损,直接受力区的黏着磨损随载荷的增大而加剧,非直接受力区的磨粒磨损随载荷的增大而减弱。

关键词：自润滑衬垫应力摩擦磨损

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聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料的制备与性能

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材料导报 2024年第8期38卷 262-269页

作者：张雨李瑜婧万里强黄发荣刘坐镇华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海210046 上海卫星装备研究所上海201100 华东理工大学华昌聚合物有限公司上海201100

采用六方氮化硼(h-BN)、蔗糖和尿素以干法球磨的方式高产率制备了氨基和羟基功能化的氮化硼纳米片(BNNS-AH),对BNNS-AH进行了详细的表征,制备的BNNS-AH的厚度为1.5 nm,层数为4~6,平均直径约为1.5μm,产率可达91.0%,在水中稳定的分散液... 详细信息

采用六方氮化硼(h-BN)、蔗糖和尿素以干法球磨的方式高产率制备了氨基和羟基功能化的氮化硼纳米片(BNNS-AH),对BNNS-AH进行了详细的表征,制备的BNNS-AH的厚度为1.5 nm,层数为4~6,平均直径约为1.5μm,产率可达91.0%,在水中稳定的分散液浓度可达30 mg/mL。然后以共混的方法制备了聚三唑树脂/氮化硼纳米片复合材料(PTA树脂/BNNS-AH复合材料),并研究了BNNS-AH的添加量对PTA树脂/BNNS-AH复合材料热性能的影响。结果表明:与PTA纯树脂相比,复合材料的玻璃化转变温度(T_(g))、质量失重5%时的温度(T_(d5))、导热系数均有明显提升,其中当BNNS-AH质量分数为3.0%时,复合材料的T_(g)达到243℃,提高了32℃;T_(d5)达到362℃,提高了19℃;导热系数为0.33 W·m^(-1)·K^(-1),提高了64.5%。

关键词：聚三唑树脂复合材料氮化硼纳米片耐热性导热性

一种折流板单螺杆挤出机中流动与混合数值模拟

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塑料工业 2024年第6期52卷 89-96页

作者：冉可喻慧文陈金伟谈灵操黄卫扬徐百平五邑大学高分子材料智能制造重点实验室广东江门529020 广东轻工业职业技术学院广东省高分子材料先进加工程技术研究中心广东广州510300 广东仕诚塑料机械有限公司广东佛山528200

设计了一种折流板单螺杆结构,建立了熔体输送段几何模型。基于有限元叠加网格技术,采用Bird-Carreau纯黏性非牛顿流体本构模型,开展挤出过程三维流动与混合数值模拟研究。对比了机筒静止-螺杆正转与螺杆静止-机筒反转2种运动条件下的速... 详细信息

设计了一种折流板单螺杆结构,建立了熔体输送段几何模型。基于有限元叠加网格技术,采用Bird-Carreau纯黏性非牛顿流体本构模型,开展挤出过程三维流动与混合数值模拟研究。对比了机筒静止-螺杆正转与螺杆静止-机筒反转2种运动条件下的速度分布,发现两者的速度分布规律相同,证实2种运动条件下的流动特性与参考坐标系无关。相比普通单螺杆,新型折流板单螺杆的轴向速度沿程变化大,2种构型的挤出特性相似,相同压力梯度下,折流板单螺杆产量约降低20%。相同产量及螺杆转速条件下,折流板单螺杆混合指数提升、分离尺度减小,表明该结构进一步地提升了熔体输送段的分布分散混合能力。

关键词：折流板单螺杆数值模拟分离尺度混合指数混合能力

水化硅酸钙的形貌调控及其在水泥水化中的作用

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华东理工大学学报（自然科学版） 2024年第3期50卷 364-370页

作者：魏婷周盛江邓最亮李林华易红玲华东理工大学化学与分子工程学院上海200237 华东理工大学体育新材料研发中心上海200237 上海三瑞高分子材料股份有限公司上海200231 中交路建海上工程公司上海201114

采用化学沉淀法制备无定形、球状、针状、层状等不同形貌的水化硅酸钙(C-S-H),探究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与C-S-H形貌和结构之间的变化规律,研究了不同形貌的C-S-H对水泥性能的影响。发现当... 详细信息

采用化学沉淀法制备无定形、球状、针状、层状等不同形貌的水化硅酸钙(C-S-H),探究了表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)与C-S-H形貌和结构之间的变化规律,研究了不同形貌的C-S-H对水泥性能的影响。发现当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度(CMC)时,水泥水化热与水泥强度之间存在显著相关性。通过C-S-H形貌设计得到不同微观形貌的水泥制品,其增强效果由高到低依次是无定形、球状、针状、层状。该实验结果对于普通水泥的性能改善具有一定的指导意义。

关键词：水化硅酸钙(C-S-H) 胶束形貌水泥水化透射电镜表面活性剂硬化性能

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聚酰亚胺纤维的表面改性及其环氧树脂复合材料性能与界面破坏模式研究

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材料工程 2024年

作者：邱杨李亚锋田国峰张梦颖中国航空制造技术研究院复合材料技术中心北京化工大学碳纤维及功能高分子教育部重点实验室江苏先诺新材料科技有限公司

针对聚酰亚胺（PI）纤维低表面能及PI纤维/环氧树脂复合材料界面性能差的问题，采用大气等离子体处理技术对PI纤维进行表面改性，以处理时间为变量，研究大气等离子体表面处理对PI纤维表面结构及PI/环氧树脂复合材料界面性能的影响。通... 详细信息

针对聚酰亚胺（PI）纤维低表面能及PI纤维/环氧树脂复合材料界面性能差的问题，采用大气等离子体处理技术对PI纤维进行表面改性，以处理时间为变量，研究大气等离子体表面处理对PI纤维表面结构及PI/环氧树脂复合材料界面性能的影响。通过SEM研究了等离子体处理对PI纤维表面介观形貌及其复合材料破坏模式的影响，采用动态接触角及丝束横向拉伸强度测试对等离子体处理前后的PI纤维与环氧树脂的浸润效果及界面性能进行表征，选取弯曲强度及层间剪切强度作为PI纤维增强复合材料力学性能考察项目。结果表明大气等离子体表面处理能够改善PI纤维与环氧树脂的浸润及界面结合状态，处理时间为6分钟的PI纤维丝束横向拉伸强度为16.05 MPa，提升近21%；PI/环氧树脂复合材料弯曲及层间剪切强度的增幅分别达36.41%及38.85%。大气等离子体改性能够对PI纤维表面形貌进行重构，优化PI纤维与环氧树脂复合效果，将PI纤维增强复合材料的破坏模式由界面破坏转变为纤维表面及皮层破坏。

关键词：聚酰亚胺(PI)纤维等离子体改性复合材料界面环氧树脂

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聚硅氮烷催化氰酸酯树脂聚合反应

功能高分子学报 2024年

作者：王帆李洪丽郝旭峰霍肖蒙朱亚平齐会民华东理工大学材料科学与工程学院特种功能高分子材料及相关技术教育部重点实验室上海复合材料科技有限公司

通过氨解法合成了两种聚硅氮烷聚合物—聚二甲基硅氮烷（PMS）和聚甲基氢硅氮烷(PHS)，采用PMS和PHS催化聚合双酚A型氰酸酯单体（BADCy），分别得到预聚物PMS-BADCy、PHSBADCy。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振波谱（1H-NMR、13H-NMR... 详细信息

通过氨解法合成了两种聚硅氮烷聚合物—聚二甲基硅氮烷（PMS）和聚甲基氢硅氮烷(PHS)，采用PMS和PHS催化聚合双酚A型氰酸酯单体（BADCy），分别得到预聚物PMS-BADCy、PHSBADCy。采用红外光谱（FT-IR）、核磁共振波谱（1H-NMR、13H-NMR）等对聚硅氮烷和预聚物的结构进行了表征，研究了催化聚合反应机理，确定了预聚物的固化加工工艺，并验证了树脂固化物的性能。结果表明：聚硅氮烷可有效催化氰酸酯树脂在80℃发生聚合反应生成三嗪环结构，形成了具有致密均相结构的固化物，其热机械性能较好、热稳定性能优异、耐湿性能良好，且聚硅氮烷催化聚合氰酸酯较纯氰酸酯树脂固化后呈现出更加优异的力学性能。预聚反应机理研究表明，聚硅氮烷催化聚合氰酸酯树脂的聚合反应过程中形成了含有―O―Si―NH―CN结构的高活性中间体，此活性中间体继续与―C≡N反应生成含有―C=NH结构的二聚体或多聚体，然后经环三聚形成对称和不对称的三嗪环结构。

关键词：氰酸酯聚硅氮烷催化聚合高性能树脂低温成型

1,4-环己烷二甲醇改性PBAT共聚酯的合成及性能

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工程塑料应用 2024年第1期52卷 44-50页

作者：葛铁军王美元尚祖明俞利生刘啸凤沈阳化工大学塑料工程研究中心沈阳110142 辽宁省高分子材料合成加工专业技术创新中心沈阳110142 康辉新材料科技有限公司沈阳115005

为提高降解塑料聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯(PBAT)的力学性能、热性能及加工性能,在PBAT的分子链中引入1,4-环己烷二甲醇(CHDM)单体,采用熔融缩聚法,制备了一系列不同CHDM含量的新型聚对苯二甲酸-co-己二酸环己烷二甲酯/对苯二甲酸-co-... 详细信息

为提高降解塑料聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯(PBAT)的力学性能、热性能及加工性能,在PBAT的分子链中引入1,4-环己烷二甲醇(CHDM)单体,采用熔融缩聚法,制备了一系列不同CHDM含量的新型聚对苯二甲酸-co-己二酸环己烷二甲酯/对苯二甲酸-co-己二酸丁二酯(PBCAT)。采用傅里叶变换红外光谱仪、液固两用核磁共振仪对共聚酯进行结构表征;利用乌氏黏度计、万能电子拉伸机、差示扫描量热仪、维卡软化点测试机、接触角测量仪分别测试了共聚酯的黏均分子量、力学性能、热性能和亲水性。结果表明,随着CHDM物质的量的增加,PBCAT共聚酯的熔点和结晶温度均呈现先降低后升高的趋势,熔点由136℃降至114℃,然后升至123℃,结晶温度由90℃降至46℃,然后升至61℃,结晶度下降。当PBCAT共聚酯的黏均分子量可达126 075 g/mol,水接触角均小于90°,材料具有良好的亲水性能。当CHDM物质的量占醇总量的25%时,PBCAT共聚酯综合性能最好,拉伸强度为20.74 MPa,与PBAT相比,提升了17%,且该共聚酯结晶度小,熔融温度较PBAT降低了7.4℃,维卡软化点达到127.4℃。

关键词：聚对苯二甲酸/己二酸丁二酯共聚改性 1,4-环己烷二甲醇