微胶囊自修复技术及其在聚合物基复合材料中的应用

介绍了微胶囊技术以及微胶囊自修复聚合物材料的自修复机理,阐述了微胶囊自修复技术在聚合物基复合材料损伤自修复过程中的应用,讨论了微胶囊自修复技术的研究成果.     

熔融改性修复剂制备自修复环氧树脂复合材料及其性能

用3-苯基丙酸通过熔融法改性缩水甘油封端双酚A-环氧氯丙烷共聚物,制备了环氧树脂自修复复合材料.研究结果表明:3-苯基丙酸可屏蔽修复剂分子链末端环氧环;修复剂填充量增加,修复效果明显改善,改性修复剂质量分数为10％时,120℃修复6h的修复效率达34.5％;对于不同修复剂质量分数,修复时间从3h延长到6h的修复效率提高均比6h到9h的提高明显,修复剂分子链分子运动在6h左右达到新的平衡;修复温度提高,修复效率明显提高,修复熔融温度120 ～130℃时,修复剂分子链作整链运动;试样多次修复效率随修复次数增加而降低,不添加修复剂试样的修复效果主要来源于二次固化作用,添加修复剂试样的多次修复效率下降趋势明显降低.     

三维编织碳/环氧复合材料的摩擦学特性

为研究三维编织复合材料的摩擦学行为，采用RTM工艺制备了三维编织碳纤维增强环氧树脂复合材料，讨论了纤维体积比、纤维表面处理和润滑条件等因素对复合材料摩擦磨损性能的影响。结果表明，随着纤维含量的增加，复合材料的摩擦系数先降后升，在35％时有最小值；磨损率则一直下降。纤维表面处理使复合材料的磨损率降低，耐磨性提高，水润滑条件下复合材料的摩擦磨损性能远优于干摩擦条件下的性能。干摩擦条件下复合材料的磨损机制主要为黏着磨损，水润滑条件下则以磨粒磨损为主。     

石墨烯/Cu基复合材料的制备及摩擦学性能研究

利用原位还原技术制备了Cu/石墨烯基纳米复合材料.以纳米Cu/石墨烯基复合微粒为原料,利用球磨技术将Cu/石墨烯基复合微粒与Cu粉复合.利用冷压成型技术制备石墨烯/Cu基复合材料,得到目的产物.利用高速环块摩擦磨损试验机考察目的产物的摩擦学性能,发现石墨烯的加入提高了材料的减摩性能.     

纳米和微米TiO_2颗粒对PTFE/PEEK复合材料摩擦学性能的影响

研究不同体积分数纳米和微米TiO2填充聚四氟乙烯/聚醚醚酮(PTFE/PEEK)复合材料的摩擦学性能,考察载荷、滑动速率对复合材料摩擦学性能的影响。结果表明:纳米和微米TiO2均有助于提高PTFE/PEEK复合材料的摩擦学性能,当TiO2体积分数为1%时,TiO2/PTFE/PEEK复合材料具有最佳摩擦学性能。1%纳米TiO2填充PTFE/PEEK复合材料的磨损率仅为PTFE/PEEK复合材料的50%左右和1%微米TiO2/PTFE/PEEK复合材料的70%。此外,在相同的试验条件和填充比例时,纳米TiO2填充PTFE/PEEK复合材料比微米TiO2填充的复合材料表现出更好的减摩、抗磨性能以及更低的接触面温度。扫描电子显微镜照片显示:1%纳米TiO2有助于PTFE/PEEK复合材料形成均匀、光滑的转移膜,并减少PTFE/PEEK复合材料的黏着磨损。     

环氧树脂/活性炭复合材料的力学与隔声性能

以疏松多孔的活性炭为功能填料,环氧树脂为基体,甲基六氢苯酐为固化剂,2-乙基-4-甲基咪唑为固化促进剂,制备环氧树脂/活性炭复合材料,并研究活性炭含量变化对环氧树脂/活性炭复合材料力学性能和隔声性能的影响.当样品厚度为3 mm,添加体积分数为2.4的活性炭时,复合材料的平均隔声量由纯环氧树脂的17.2 dB增加到42....     

PEEK多元复合材料的制备和摩擦学性能

用模压方法制备了Ekonol/G/MoS2/PEEK多元复合材料,通过摩擦磨损实验方法对材料的摩擦学性能进行了研究,并用SEM对磨损表面进行了观察和分析,在此基础上探讨了复合材料的磨损机理。结果表明:用模压法制备Ekonol/G/MoS2/PEEK合材料是可行的;复合材料与PEEK相比,具有优良的摩擦学性能;随着Ekonol含量的增加,复合材料的磨损机理发生了由犁耕、磨粒、粘着磨损向疲劳磨损的转变。图8,参10。     

有机累托石/环氧树脂纳米复合材料制备及其流变性能研究

采用自制离子液体型累托石,用熔融插层法制备有机累托石/环氧树脂/桐油酸酐纳米复合材料。分别用XRD、DSC、旋转流变仪对复合材料的微观结构、固化动力学和流变性能进行测试。结果表明,有机累托石含量较低时在环氧树脂基体中形成了剥离型纳米复合材料;有机累托石的加入,降低了环氧树脂/桐油酸酐体系固化反应的活化能和频率因子,但环氧树脂/桐油酸酐体系的固化反应不是简单的一元反应,有机累托石的加入并不改变其固化反应机理;随着有机累托石含量的增加,环氧树脂/桐油酸酐体系的黏流活化能逐渐增大。     

石墨-环氧树脂导热复合材料的研究

用天然鳞片石墨和环氧树脂制备了一种具有良好工艺性、导热性和机械性能的导热复合材料,以具有良好性能的环氧树脂为基体,配以潜伏性固化剂,可以保证较长的存贮期,选用具有优异导热性能的天然鳞片石墨为导热成分,使复合材料具有质轻、耐腐蚀等特点。     

仿生含油叠层复合材料的高温摩擦学性能

为了改善聚合物的高温摩擦学性能,从仿生学设计角度出发,将聚α烯烃(PAO)润滑油加入聚合物获得含油聚合物,并将含油聚合物填充至叠层沟槽表面,制备了含油叠层复合材料,并利用销盘摩擦试验机研究了不同温度下该材料的摩擦学性能。摩擦试验结果表明:随着试验温度升高,无油叠层复合材料的摩擦因数显著增大,并在150℃时发生润滑失效;含油叠层复合材料在25~150℃范围内具有极低的摩擦因数,但在200℃时平均摩擦因数增大到0.18。采用扫描电子显微镜进行磨损表面形貌分析,发现在高温摩擦时,无油叠层复合材料的金属表面为严重的磨粒磨损,聚合物表面为烧蚀磨损;含油叠层复合材料的金属表面为轻微的擦伤,聚合物表面为塑性流动。分析表明,含油聚合物的多孔结构中储存着润滑油,在温度激励下润滑油发生迁移运动,在热驱动下润滑油向摩擦表面渗出并能形成稳定的润滑油膜,从而改善了叠层复合材料的高温润滑寿命。     

Preparation and characterization of microcapsule containing epoxy resin and its self-healing performance of anticorrosion covering material

Microencapsulated healing agents that possess adequate strength,long shelf-life,and excellent bonding to the host material are required for self-healing materials. The in situ encapsulation method is demonstrated over an order of magnitude size reduction for the preparation of urea-formaldehyde(UF) capsules filled with a healing agent,a mixture epoxy resin of the epoxy 711 and E-51. Capsules with diameters as small as about 100 μm are achieved under the agitation rate of 800 r min-1. The capsules possess a uniform UF shell wall(4 μm average thickness) . By using the analysis of scanning electronic microscope(SEM) ,thermal analysis(TG-DTA) and FTIR,the characteristics of the microcapsules were investigated respectively. Successful self-healing has been demonstrated for anticorrosion covering materials with microcapsules.     

环氧树脂/ZrW2O8封装材料的制备及其性能

将负热膨胀材料ZrW2O8粉体按一定质量比例与E-51环氧树脂混合,制备电子封装材料.测定了不同比例下封装材料的线膨胀系数、玻璃化温度、抗拉与弯曲强度、吸湿率和耐腐蚀性能.研究结果表明:采用超声波处理,可使ZrW2O8粉体均匀分散在环氧树脂E-51基体中.随着ZrW2O8质量分数的增加,封装材料的线膨胀系数下降,玻璃化温度升高,拉伸、弯曲强度与抗吸湿性提高;当ω(E-51)∶ω(ZrW2O8)=3∶2时,封装材料的耐酸性腐蚀较好,而耐碱性腐蚀的能力较差.     

镍基纳米SiC复合镀层的摩擦学性能

为研究镍基纳米 Si C复合镀层的摩擦学性能 ,在A3钢板上制备了该镀层 ,利用扫描电镜对镀层显微组织进行观察 ,通过纳米显微力学探针测量镀层微区硬度 ,在 MM-2 0 0摩擦磨损试验机上对镀层进行磨损试验 ,研究阴极电流密度、温度和镀液中 Si C浓度等主要工艺参数对镀层耐磨性能的影响。结果表明 :Si C颗粒在镀层中分布均匀 ;Si C颗粒附近镀层的硬度是纯镍镀层的 3倍 ,但随着远离 Si C,复合镀层硬度明显下降 ;复合镀层的耐磨性能与普通镍镀层相比有较大幅度的提高 ,在油润滑条件下磨损体积为普通镍镀层的 1/ 8。     

环氧接枝丙烯酸复合树脂的合成工艺及性能研究

采用两步合成法制备得到环氧接枝丙烯酸复合乳液,该工艺克服了2种树脂接枝率低、储存稳定性差以及反应过程中有机溶剂污染等问题。确定了工艺的最佳反应条件,并对酯化产物、接枝共聚产物进行了FT-IR和1 H NMR分析。盐雾老化实验发现所合成的复合乳液涂膜的耐腐蚀性能优异,DMA分析显示涂膜具有较高的损耗系数和较宽的阻尼温域,表明涂膜有良好的阻尼性能。     

环氧丙烯酸酯树脂的制备及其聚氨酯改性

采用丙烯酸对环氧树脂进行改性制备环氧丙烯酸酯,通过单因素实验考察催化剂种类对改性工艺条件的影响;设计正交实验探讨反应温度、催化剂用量及阻聚剂用量对改性工艺条件的影响。采用自制的聚氨酯预聚体对环氧丙烯酸酯进行改性研究,考察聚氨酯预聚体的添加及环氧树脂种类对复合材料性能的影响。研究结果表明:制备环氧丙烯酸酯的最佳反应条件为:以N,N-二甲基苯胺为催化剂,反应温度110℃,w(催化剂)=2%,w(阻聚剂)=0.1%;FT-IR表征说明得到目标产物。同时,聚氨酯进行改性明显改善材料的力学性能,聚氨酯预聚体(n(—NCO):n(—OH)=2:1)添加量为25%时,材料的抗压强度提高59.33%,抗拉剪切强度增加3.7倍,材料断面的SEM图表明改性后材料出现韧性材料特征。另外,由双酚F型环氧树脂制备的复合材料的性能明显优于由双酚A型环氧树脂制备的材料性能。     

碳纤维／环氧树脂复合材料的热氧老化机理

以碳纤维/环氧树脂复合材料为研究对象，分别采用失重法、静态与动态（DMTA）力学性能测试和IR分析，研究了其热氧老化规律与机理。结果表明：在热氧老化条件下，碳纤维/环氧树脂复合材料的失重率与时间之间的关系服从指数规律；其弯曲强度保留率在25℃热氧老化条件下与老化时间无关，而在100和150℃条件下则随时间呈指数规律衰减，并且温度越高，其弯曲强度保留率下降越快；DMTA与IR分析结果一致，25和100℃的条件下，碳纤维/环氧树脂复合材料的老化形式为物理老化，而在150℃的条件下，则既有物理老化，又有化学老化。     

高度支化聚氨酯/环氧树脂的合成与性能

先以甲苯-2,4-二异氰酸酯(TDI)、聚碳酸酯二醇(PCDL)和聚醚胺(ATA)为原料,采用A2+B3法合成了含端氨基且具有高度支化结构的聚氨酯(AHBPU),然后与环氧树脂(EP)固化交联反应,合成了高度支化聚氨酯/环氧树脂(AHBPU/EP).通过红外光谱(FT-IR)、差式扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)、电子拉力测试等手段对产物的结构和性能进行了表征.探讨了EP对AHBPU/EP的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度的影响,同时研究了[B3]/[A2]比值和EP加入量对AHBPU/EP力学性能的影响.结果表明,相对于AHBPU而言,AHBPU/EP的Tg和热分解温度都有明显的提高;当nNCO-/nOH-=1.3,[B3]/[A2]=1∶1,mEP/mAHBPU=0.5时,AHBPU/EP的力学性能最好.     

干摩擦条件下金刚石复合膜摩擦学性能

在干摩擦条件下利用 SRV磨损试验机比较了在硬质合金基体上金刚石薄膜、石墨 /金刚石复合膜以及硬质合金 3种试样的摩擦学性能。利用扫描电子显微镜观察了试样和磨痕的表面形貌。利用表面形貌仪测试了磨损体积。研究了振动频率对试样的摩擦学性能影响。结果表明 ,在干摩擦条件下 ,金刚石薄膜与石墨 /金刚石复合膜的摩擦学性能差别不大 ,二者的磨损机理均为微断裂磨损。在干摩擦条件下 ,高频时金刚石薄膜的耐磨性是硬质合金耐磨性的 8～ 10倍 ,其原因是硬质合金的磨损机理存在着从粘着磨损到微断裂磨损的转变     

纳米碳酸钙作为环氧树脂增韧材料的研究

文中研究了纳米碳酸钙作为增韧填料对环氧树脂力学性能的影响。纳米碳酸钙经表面处理后，填充到环氧树脂体系中，使环氧树脂拉伸强度提高39%、弯曲弹性模量增大52.9%、冲击强度提高68.6%。冲击断面SEM照片分析结果表明，改性纳米碳酸钙在环氧树脂中能够均匀分散，并在纳米碳酸钙和其周围的基体界面相出现大量的银纹，从而提高了复合材料的抗冲击强度。