硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性
复合材料学报第28卷 第4期 8月 2011年A cta M ateriae Co mpo sitae Sinica
Vo l 28
N o 4
A ug ust
2011
文章编号:1000-3851(2011)04-0058-05
收到初稿日期:2010-07-27;收到修改稿日期:2010-12-26
基金项目:山东省重大科技发展计划(2005GG2103011);山东省自然基金(Z2004f01)
通讯作者:张书香,教授,从事含氟材料的研究与开发 E mail:ujn_zh angs x@yah https://www.wendangku.net/doc/952876967.html,
硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性
李 辉,褚国红,施 强,耿 兵,张书香*
(济南大学化学化工学院,山东省氟化学化工材料重点实验室,济南250022)
摘 要: 采用热分析技术研究了在氮气气氛中硫酸钙晶须(CSW )/氟橡胶(F PM )复合材料的非等温热分解行
为及其动力学,并与无水硫酸钙(ACS)/氟橡胶(F PM )复合材料进行了对比。通过Kissing er 法和O zaw a 法分别计算出其热分解活化能,且结果相近。结果表明:K issinger 法计算的CSW/F PM 复合材料的热分解活化能为203.33kJ mol -1,高于A CS/FP M 复合材料的热分解活化能(174.74kJ mol -1),具有较高的热稳定性;热分解反应级数约为1级。随着失重率的增大,热分解活化能增大。关键词: 氟橡胶;硫酸钙晶须;热稳定性;表观活化能;热分解中图分类号: T B332
文献标志码: A
Thermal stability of calcium sulfate whisker modified fluororubber composites
LI H ui,CH U Guohong ,SH I Qiang,GENG Bing,ZH ANG Shuxiang *
(Shandong Pro vincial Key L abo rato ry o f Fluo rine Chemistry and Chemical M ater ials,Scho ol of Chem istry and Chemical Eng ineering ,U niv er sity of Jinan,Jinan 250022,China)
Abstract: T he non isothermal deg r adatio n behav ior s of calcium sulfate w hisker (CSW)/fluor orubber (F PM )co mpo sites in nitr og en w ere investig ated co mpar ed wit h tho se of anhydro us calcium sulfate(ACS)/(F PM )co mpo sites by T G and DT G.T he kinetic par ameters w ere evaluated by differential method and integ ral method.T he results sho w that t he appa rent activation energ y E of CSW /F PM com po sites calculated by differ entia l method is 203.33kJ mol -1,higher than that o f A CS/FP M composites(174.74kJ mol -1)and the results sugg est that CSW/F PM composites have better thermal stability.T he ther mal decompositio n reactio n o rders ar e of the o rder o f 1.T he t her mal deco mpo sitio n apparent activat ion ener gy E increases w ith increasing mass loss.Keywords:f luoro rubber ;
calcium sulfat e whisker;
thermal st abilit y;
apparent activ atio n energ y;
thermal
decomposition
氟橡胶(FPM)具有优异的耐热、耐油、耐化学腐蚀、耐老化等性能,广泛应用于现代航空、导弹、火箭、宇宙航行等尖端科技及其他工业[1]。橡胶中补强填料一般为炭黑和白炭黑。近年来,具有特殊结构和性能的新型填料引起了人们的研究兴趣[2-6],其中晶须在橡胶中的应用是一个研究热点。硫酸钙晶须(CSW)是以无水硫酸钙(石膏,ACS)为原材料,通过控制,以单晶形式生长成具有均匀横截面、完整外形、完善内部结构的纤维状(须状)单晶体。CSW 具有高强度、高模量、高韧性、高绝缘性、耐磨耗、耐高温、耐酸碱等诸多优良的理化性能,可作为补强增韧剂或功能型填料用于树脂、塑料、橡胶、涂料、油漆等材料中。CSW 适合作为
橡胶、塑料的改性剂,在材料中加入CSW,可提高
材料的耐热性、强度及尺寸稳定性等性能[7-8]。
目前国内外对FPM 的结构和性能已有不少研究,但对其热分解行为报道较少,王亚明、刘岚等
研究了乙丙橡胶与氟橡胶并用胶的热稳定性[9]
,高大元等研究了氟橡胶F2314粘结剂的热降解规律[10],国内外未见有关CSW 改性FPM 热分解行为及分解动力学的研究报道。本文中研究了CSW/FPM 复合材料的耐热性能。采用热失重(T G/DT A 法)测定了CSW/FPM 复合材料和无水硫酸钙/氟橡胶复合材料(ACS/FPM)在氮气气氛中一定升温速率下的热分解行为,用Kissinger 和Ozaw a 方法分析了改性后的氟橡胶的分解动力学参
数。
1 实验部分
1.1 原 料
氟橡胶(FPM2603),四川晨光化工研究院; CSW,上海成丰晶须有限公司,平均直径1~10 m,平均长度50~200 m,熔点1450 ,密度2.96g/cm3,松散密度0.1~0.3g/cm3;双酚AF,上海意超化工有限公司;苄基三苯基氯化磷(BPP),上海意超化工有限公司产品;其余助剂均为市售品。
1.2 基本配方
CSW/FPM基本配方:生胶100%(质量分数,下同),氢氧化钙6%,氧化镁3%,硫化剂3%,硫化促进剂1%;FPM为20%。ACS/FPM配方中除ACS替代CSW外,其它均与CSW/FPM一样。
1.3 材料制备
按一般的橡胶加工程序制备材料,混炼在XK160MILL型开炼机上进行,硫化在XLB-D型平板硫化机上进行,硫化温度160 ,压力10~15M Pa,硫化时间为30min。二段硫化:硫化温度为200 ,时间为24h。
1.4 热重分析(TG/DTG)
试样的热重分析采用美国PerkinElm er公司的Pyr is Diam ond T G/DT A型热分析仪,固定氮气流速为40mL/min,将CSW/FPM和ACS/FPM在热重分析仪中分别以5、10、20、30K m in-1的速率升温,测定不同升温速率下的热失重行为。样品用量为(1.0 0.1)m g。2 结果与讨论
2.1 CSW对F PM热稳定性的影响
图1为CSW/FPM和ACS/FPM30K min-1升温速率时的TG-DTG曲线,5、10、20K min-1升温速率的T G-DT G曲线与图1类似。可以看出, CSW/FPM和ACS/FPM都呈现了两个失重台阶,第一个失重台阶为CSW/FPM和ACS/FPM的主要热分解区,出现在400~500 之间;第二个热降解台阶出现在500 以后,并且非常弱。表1列出在氮气气氛中CSW/FPM和ACS/FPM不同质量损失率( )的热分解温度。可以看出,CSW/FPM的初始热分解温度,质量损失率为5%、10%、15%、20%的热分解温度明显高于ACS/FPM的热分解温度,
尤其在低质量损失率下表现得更加明显。
图1 CSW/FPM和ACS/FPM在氮气气氛中
30K m in-1的T G-DTG曲线
Fig.1 T G-DTG plots for CSW/FPM an d ACS/FPM in
nitrogen at30K min-1
表1 在氮气气氛中C SW/FPM和ACS/FPM的不同热失重温度
Table1 Thermal characteristics of CSW/FPM and A CS/FPM in nitrogen at diff erent mass losses
Sample /(K min-1)T0/ T0/
5%10%15%20%
T ma x/
ACS/FPM
5699.53614.10656.96679.61694.94727.29 10713.77622.86668.30694.19709.68742.88 20730.15656.24692.68721.56730.66762.39 30736.77659.02697.78723.23737.46770.92
CSW/FPM
5712.13674.27695.10708.13715.65734.15 10722.79686.13708.42719.41726.94748.26 20739.99701.76723.17734.75742.85765.80 30743.89710.15731.86743.72751.53771.98
Note: h eatin g rate;T0 on set degradation tem perature;T max DTG peak temperature.
59
李 辉,等:硫酸钙晶须改性氟橡胶复合材料的热稳定性
2.2 热分解动力学
2.2.1 Kissinger 法
[11]
Kissinger 法是一种研究热分解行为的微分方法。是由热分解曲线T G 和DT G 的峰值温度T max (最大质量损失率温度)和升温速率 的关系求解动力学参数表观活化能(E )。即Kissing er 方程为ln ( /T m ax )=-E R 1T max +ln AR
E
(1)式中:E 为热分解的表观活化能(kJ /mol); 为升温速率(K /min);A 为指前因子;R 为热力学常数;T max 为热分析曲线DT G 的峰值温度(K )。
根据式(1),由ln( /T 2
max )对1/T ma x 作图(图2),得一条直线,从直线斜率可求热分解的表观活化能E 。E 越大意味着其惰性越大,聚合物的热稳定性就越好。通过计算可求得,在氮气气氛中CS W /FP M 的热分解活化能为203.33kJ /mol ,线性相关系数为0.99116;ACS /FP M 的热分解活化能为174.74kJ /mol ,线性相关系数为0.99585。说明在氮气气氛中CS W /FP M 的热分解表观活化能高于ACS /FP M 的表观活化能,说明其热稳定性要比ACS /FP M
的热稳定性高。
图2 K issing er 法计算CS W /FPM 和A CS /FPM 在
氮气气氛中分解活化能曲线
Fig.2 Ther mal d ecomposition activ ation ener gy plots f or CS W /FP M and CS /AF PM in nitr og en
2.2.2 Fly nn Wall Oz aw a 法[12]
采用积分法即Fly nn W all Oz aw a 法同样可以算出不同质量损失率时的热分解活化能E ,其方程为lg =lg
AE RF( )
-2.315-0.4567E R 1
T (2)
式中,A 为分解反应转化率。
由于在不同升温速率 下,选择相同 ,则F ( )
是一个恒定值,这样lg 与1/T 就成线性关系,从斜率可求出E 值。实际计算中 分别取10%、20%、30%、40%、50%、60%,每一个固定的 值,可以得到一组数据,代入方程(2)就可得到一组线性方程(图3),从而算出不同质量损失率时的热分解活化能,如表2所示。
图3 在氮气气氛中CS W /FPM 和A CS /FPM
的等质量损失率曲线
Fig.3 Isocon ve rsional p lots f or CS W /FPM
and A CS /FP M in nitr og en
从表2和图4中可以看到,随着质量损失率的增加,在氮气气氛中ACS /FP M 热分解活化能逐渐增大,说明随着质量损失率的增加,ACS /FPM 的分解变得越来越困难;而在氮气气氛中,CS W /FPM 随着质量损失率的增加,其热分解活化能变化不大。说明硫酸钙由于微观结构的变化,从无定型的粉体转变为具有均匀的横截面、完整的外形、完善的内部结构的纤维状单晶体后,CS W 在单晶体中具有高度有序的原子排列结构,不会引起高温滑移的完整性,温度升高时,C SW 不分解、不软化,
60 复合材料学报
表2 在氮气气氛中CSW/F PM 和ACS/FPM 不同质量
损失率( )的热分解活化能
Table 2 Apparent activation energy E as function
of fractional mass loss ( )
for C SW/FPM and ACS/FPM in nitrogen
/%ACS/FPM E /(kJ mol -1)r CSW /FPM E /(k J mol -1)r 10154.0080.99259195.4310.9997220164.4090.99102208.6170.9935930181.8130.98439213.3590.9935740183.9180.99035211.7220.9951450187.0190.99311206.9250.9947660190.6350.99371
208.0110.99349
Average E /(kJ mol -1)
176.97
207.34
当CSW 与FPM 复合后,晶须在复合材料内部形成纤维网,它能有效地抵制聚合物分子在热状态下的运动,CSW/FPM 表现出比ACS/FPM 具有更高的热稳定性,更高的热分解活化能,尤其是热分解的初期非常明显。
用Fly nn Wall Ozaw a 法所测得的ACS/FPM 热分解平均的表观活化能为176.97kJ/m ol;CSW/FPM 热分解平均的表观活化能为207.34kJ/mo l,其线性相关系数均大于0.99。与Kissinger 法所得的活化能相近,说明通过这两种方法所得到的关于在氮气气氛中CSW/FPM 和ACS/FPM
的热分解活化能较为准确可信。
图4 热分解活化能(E )与质量损失率( )的关系曲线
Fig.4 Plots of apparent activation energy E vs
fractional mass los s( )
2.2.3 反应级数的计算
在氮气气氛中CSW/FPM 和ACS/FPM 的热分
解反应级数(n )可由下式所示的Crane 方程[13-14]求
得:
dln d (1/T max )=E nR
-2T max
(3)
以ln 对1/T m ax 作图,得一条直线,将活化能E 、T ma x 代入即可求出反应级数n ,计算结果见表3。从表3可以看出,通过微分法与积分法求得的反应级数n 均接近1,线性相关系数为0.99以上,说明在氮气气氛中,CS W /FPM 和ACS /FP M 热分解反应均接近1级反应。
表3 在氮气气氛中CSW/FPM 和AC S/FPM 的热分解反应级数
Table 4 Thermal decomposition reaction order of C SW/FPM and ACS/FPM under nitrogen
M ethod
Sample E /(k J mol -1)n r Kis singer ACS/FPM 174.74 1.0710.99638CSW /FPM 203.33 1.0620.99213Ozaw a
ACS/FPM 176.97 1.0580.99638CSW /FPM
207.34
1.041
0.99213
3 结 论
(1)在氮气气氛中CSW/FPM 的热分解温度明显高于ACS/FPM 的热分解温度。可见硫酸钙由于微观结构的变化,CSW 晶须使CSW/FPM 具有较高的热稳定性,尤其在低的质量损失率下表现得更加明显。
(2)采用微分法与积分法分别计算出了CSW/FPM 和ACS/FPM 第一失重阶段的热分解活化能,两种方法计算出的结果相近。微分法计算的CSW/FPM 表观活化能为203.33kJ/mo l;ACS/FPM 的表观活化能为174.74kJ/m ol 。利用Flynn W all Ozaw a 公式计算出了不同质量损失率时的热分解活化能,随着质量损失率的增大,CSW/FPM 和A CS/FPM 热分解活化能呈增大趋势。
(3)两种方法计算得出的热分解反应级数均接近1级反应。参考文献:
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62
复合材料学报
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能
石墨片环氧树脂复合材料的力学性能和热性能 酸酐固化的双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）与2.5—5%重量的石墨微片增强已被制造出来。对这些复合材料的结构，力学性能，粘弹性进行了研究和比较，XRD研究表明，对复合材料的处理并没有改变原来的纯石墨d-间距。复合材料的拉伸性能测量表明弹性模量与拉伸强度随着石墨微片的浓度增加而增加，储能模量和玻璃化转变温度（Tg）也随着石墨微片浓度上升而上升，但是线性热膨胀系数却降低了。热稳定性通过热重分析测定。与纯环氧树脂相比，这种复合材料表现出较高的热稳定性和炭浓度。通过扫描电子显微镜对这些复合材料的损伤机理加固效果进行了研究。 关键词: 石墨微片环氧树脂复合材料 一．介绍 对更高性能的复合材料的需求不断在增加，以满足更高的要求或取代现有的材料，高性能的连续纤维（如碳纤维，玻璃纤维）增强聚合物基复合材料是众所周知的。然而,这些复合材料在基体性能方面具有一些不足之处，往往限制他们的广泛应用和创造发展的需要新型的复合材料。在塑胶行业,填料的加入对聚合物材料是一种常见的操作。这不仅提高刚度，韧性,硬度,热变形温度,以及模具收缩率,也显著降低了加工成本。事实上,超过50%的聚合物生产都用无机填料以某种填充方式达到所希望的性能。最常用的粒子有碳酸钙、粘土、云母、氢氧化铝、玻璃珠,和金属磷酸盐。填料的选择往往是基于最终产品所需要的性能。改善复合材料的机械和其他性能在很大程度上依赖于填料粒子的含量、颗粒形状和大小,表面特征和分散性。因此,对其增韧的这些复合材料的机理很多来自于如裂纹尖端应力场,应力表面的衔接,剥离∕微裂纹和裂纹偏转等。 据报道,微米级填料填充的复合材料的性能不如那些充满了纳米粒子级相同的填料。此外,改进后的物理性质，化学性质，如表面平整度和阻隔性能，使用传统微米大小的粒子均不能达到。因此，近年来纳米基础的复合材料已引起相当的重视。这些都是一些很有前景的聚合物/粘土纳米复合材料，聚合物/石墨纳米微片材料，聚合物/碳纳米管复合材料。这些纳米复合材料含有非常低量的填料（10％），相比之下，传统的颗粒复合材料常用的填料含量在40-60％的范围内。此外，这些纳米复合材料是准各向同性，由传统方式相比，可以处理连续纤维增强复合材料。 值得一提的是硅酸盐粘土（蒙脱石）和石墨颗粒显示分层的自然结构并具有很高的长宽比（＞1000）。一次插层或剥离的化学过程[7,21]。虽然粘土纳米复合材料显示出较高的强度，弹性模量，热变形温度和阻隔性能，但是石墨烯纳米复合材料显示出优良的导电性能和热导性。碳纳米管也显示出优异的机械性能(模量=1 TPa，强度=10倍的钢)、热、电性能。在此基础上考虑,可以发展这些纳米级粒子提供材料的可修整性。另据报道, 碳纳米管的价格是石墨烯500倍左右,可以用常规方法剥离和复合,而碳纳米管复合材料需要处理技术的发展对于分散，纳米管的波纹和排列。因此，考虑到成本和所需的属性，石墨微片是碳纳米管方面的一个潜在的替代品。然而，在纳米尺度的基本认识强化机制仍是重要和必要的。 众所周知石墨具有高强度和高导热性，它提供了决定真正的多功能复合材料的功能性，并具有成本效益的方式。这种颗粒增强聚合物有许多潜在的应用，例如：阴极射线管和燃料电池，百代唱片，屏蔽电子罩，雷达吸波涂料，热机械增强材料。我们现在的目标是研究制造以环氧树脂为基体，石墨烯微片增强的复合材料，并探讨其力学，热学和粘弹性能以及失效机制作为石墨烯浓度的功能。 2 实验 2.1 原材料 基体材料是三组分环氧系统是由双酚A二缩水甘油醚（DGEBA）通过酸酐固化剂，甲基
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橡胶沥青与SBS改性沥青混凝土技术经济比较
橡胶沥青、SBS改性沥青混合料的技术经济比较 橡胶沥青是基质沥青与废胎胶粉按照一定比例拌和而得到的满足相关技术指标要求的沥青胶结材料。废胎胶粉和沥青在高温下共混时，二者之间会发生化学反应，同时胶粉又在沥青中天然存在，这使得橡胶沥青既具有了沥青介质的部分性能也具有了废胎胶粉的一些性能。在这种双重作用下，使得橡胶沥青混合料表现出与一般沥青混合料不同的路用性能，使其受力特性发生了变化，赋予了橡胶沥青混合料良好的抗高温和重载性能、抗疲劳性能、延缓反射裂缝能力、优良的冬季柔性以及明显的降噪效果，但废胎胶粉是由各类废旧轮胎加工而成，其天然橡胶含量各异，橡胶沥青的稳定性及性能有较大影响。 （1）从沥青混合料的技术性能来看，在相同的级配条件下： 对于高温性能：橡胶沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土的高温稳定性均较好，且都能够达到4000~5000次/mm。 从水稳定性角度看：橡胶沥青混凝土与SBS改性沥青混凝土的水稳定性均较好，但前者的残留稳定度或者冻融劈裂强度比要比后者低2－3%左右。 从抗裂角度看：由于橡胶沥青高黏度、高弹性的特点，其抗裂性能要比一般SBS改性沥青提高很多。 可见，从技术角度来讲，橡胶沥青混合料的性能与SBS改性沥青混合料的性能各有所长。 （2）从生产工艺上看，橡胶沥青与SBS改性沥青相比，需要增加一套橡胶沥青现场加工设备，现有的拌和设备并不需进行调整和改造。再者，橡
胶沥青混合料在生产时需要增加5－10s的拌和时间，其生产能力与SBS改性沥青SMA混合料相同。因此，总体来看橡胶沥青混合料的成本要高于SBS 改性沥青混合料。 （3）从材料成本看，橡胶沥青混合料的油石比要高于SBS改性沥青，但由于橡胶沥青中含有20%左右的废胎胶粉，除去这部分胶粉后，混合料中总沥青用量与SBS改性沥青十分接近。当前SBS改性沥青的价格一般比普通沥青价格增加1000~1200元/吨，也就是当普通沥青为4000元/吨时，SBS 改性沥青一般为5000~5200元/吨；湿拌法橡胶沥青采用普通沥青掺入废胎胶粉的方式生产，目前废胎胶粉为3500元/吨，按照废胎胶粉掺量20%计算，并考虑到投入的现场加工设备和生产运营费900~1100元/吨，则橡胶沥青的价格一般为4900~5100元/吨左右。橡胶沥青的材料成本稍低于SBS改性沥青。 总体来说，SBS与橡胶沥青比，价格相差不大，高温稳定、水稳定性SBS 要优于橡胶沥青，防裂较橡胶沥青差点，但橡胶沥青稳定性较SBS差，工效低于SBS.
氟橡胶的改性与发展
译文： 氟橡胶的改性研究进展 氟橡胶是上世纪50年代研制成功的主链或侧链的碳原子上连有氟原子的高分子弹性体。氟橡胶具有优异的耐热性、耐候性、耐臭氧性、耐油性、耐化学品性，气体透过率低，且属于自熄型橡胶。氟橡胶的缺点是弹性和耐寒性能差、加工性不良，而且价格颇为昂贵。40多年来，其性能不断改进，使其已广泛地在各种要求耐介质、耐高温的密封部位、胶管、胶布和油箱等获得应用，成为不可替代的特种橡胶。 1 氟橡胶的主要性能 1.1 常态下的力学性能 26型氟橡胶一般经配合后拉伸强度为10～20MPa；伸长率150%～300%；撕裂强度在20～40kN/m之间，但是它的弹性较差。氟橡胶的摩擦系数(0.8)比丁腈橡胶的摩擦系数(0.9～1.5)小。 1.2 耐高温性能 目前，氟橡胶的耐高温性能极好。氟橡胶在200～250℃下可长期工作，在300℃时也可短时间工作，F246的耐热性能比F26略好。氟橡胶的拉伸强度和硬度随温度升高而明显下降。拉伸强度和硬度的变化特点是，在150℃以下，随温度升高而迅速降低；在150-260℃之间，随温度升高，下降趋势缓慢。 1.3 耐腐蚀性能 氟橡胶具有卓越的耐腐蚀性能。它对有机液体、不同燃料油和润滑油的稳定性优异，对大部分无机酸、碳氢化合物、苯和甲苯有良好的抗腐蚀性，仅仅不耐低分子的酯、醚、酮以及部分胺类化合物。 1.4 耐热水和过热蒸汽的性能 橡胶对热水作用的稳定性，不仅取决于本体材料，而且决定于胶料的配合技术。对氟橡胶来说，用过氧化物硫化的氟橡胶优于用胺类和酚类硫化体系的胶料。应该说，氟橡胶的耐热水和过热蒸汽性能一般，它不如乙丙橡胶，在180℃×24h 的过热水浸泡后体积变化不超过10%，物理性能没有太大的变化。 1.5 压缩永久变形性能 氟橡胶用于高温下的密封，压缩变形性能是它的关键。维通型氟橡胶所以得到极其广泛的应用，是与它的压缩变形的改进分不开的。美国杜邦公司在20世
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
(完整版)非固化橡胶沥青防水涂料与改性沥青卷材防水施工方案
非固化橡胶沥青防水涂料与改性沥青卷材防水施工方案 非固化橡胶沥青防水涂料与改性沥青水施工方案 1. 施工准备 1.1 作业条件：材料、人员按要求进场，工地满足防水施工、及安全防护条件， 1.2 施工机具、机器设备 1.2.1 清理基层的施工工：平铲、钢丝刷、铁锨、扫帚、吹风机、吹尘器等。 1.2.2 裁剪工具：裁刀、剪刀、美工刀。 1.2.3 定位工具：卷尺、钢板尺、弹线盒、粉笔等。 1.2.4 涂料加热设备：燃油加热设备（喷涂机用于面积较大）、普通加热设备及手提搅拌器（用于小面积施工）。有条件基层可用基层抛丸机清理基层浮桨。 1.2.5 卷材铺贴工具：热熔加热器、抹子等。 1.2.6 压实工具：压辊等。 1.2.7 运输设备：汽车、手推车等。 1.2.8 消防器材：干粉灭火器等。 1.2.9 其它工具：维修用品。 （以上工具应根据工程现场的实际需要进行选用） 1.3 材料准备 1.3.1 非固化橡胶沥青防水涂料 1.3.2 4mm 聚合物改性沥青耐根穿刺防水材料 1.3.3 3mm 厚SBS 改性沥青防水卷材 2、上人屋面、车库顶板、种植屋面工工艺流程及施工方法防水涂料可采用机械喷涂或人工刮涂，卷材采用热熔法作业施工方法。 2.1 施工流程清理基面→卷材定位、弹线→试铺卷材→卷起卷材→细部结构加强层施工、非固化涂料施 工→铺贴卷材→卷材搭接热熔施工→细部结构收头处理→检查验收→蓄水试验 2.2 基层要求 2.2.1 防水基层应平整、坚硬、不空鼓、不起灰砂、无蜂窝现象等缺陷，如存在缺陷应用砂浆修补完成后 方可施工。阴阳角处按规范要做成圆弧。 2.2.2 施工时基面不得有明水，如有积水部位，则需进行排水后才可施工； 2.2.3 各种出屋面管道、孔口、设备基础、排气通道、烟道等等施工安装完毕，固定牢固。 2.3 施工方法 2.3.1 清理基层：基层表面杂物、垃圾清理、强力吹尘器顺风吹净基层浮灰、（基层浮浆严重的用抛丸机
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用
改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用 综述了改性酚醛树脂复合材料的研究进展，重点介绍了我国改性酚醛树脂复合材料的研究进展及应用，最后指出了我国改性酚醛树脂复合材料今后的发展方向。 标签：酚醛树脂；改性；复合材料 酚醛树脂（PF）由酚类（苯酚、甲酚、二甲酚和间苯二酚等）和醛类（甲醛、乙醛和糠醛等）在酸性或碱性催化剂作用下缩聚而成，是最早合成的热固性树脂。普通酚醛树脂由于受分子结构的限制，热稳定性和残炭率较低，限制了其应用。为了克服传统酚醛树脂脆性较大、交联度低、耐热性不佳、释放游离甲基和游离酚等缺陷，对酚醛树脂进行复合改性是常用的方法，以此获得性能优越的酚醛树脂复合材料，广泛应用于清漆、胶粘剂、涂料、模塑料、层压材料、泡沫材料、耐烧蚀材料等方面。 1.酚醛树脂的结构 酚醛树脂的结构主要有线型酚醛树脂和甲阶酚醛树脂。线型酚醛树脂在加热过程中逐渐软化，温度降至常温后又变硬，即在重复加热、冷却过程中重复塑化、硬化，表现出热塑性，而不具有热硬性。甲阶酚醛树脂含有水分，为聚合度不大的线型分子混合物，溶于水、乙醇、丙酮等溶剂中，具有高温固化性，属可溶性热固性酚醛树脂。 2.复合材料制备研究进展 酚醛树脂反应活性低，固化反应放出缩合水，且必须在高温条件下才能进行固化，制约了其在复合材料领域的应用。为弥补这一缺陷与不足，进一步提高其综合性能，在其分子链极性节点周围形成连接界面，使分子链间的键能增强，通常在酚醛树脂中引入高耐热性纳米材料，可提高其在高温下的质量保持率，降低其高温炭化率，从而使材料在高温下的基本性能得以提高。酚醛树脂的耐热性和增韧改性主要是通过共混或化学反应来实现。 2.1化学改性制备 酚醛树脂的化学改性是指应用化学反应改变苯酚甲醛树脂分子结构的一类改性方法，途径主要有：羟基醚化或环氧化、控制分子链交联状态的不均匀性及引进钼、硼、磷、有机硅等组分，可以提高树脂的耐热性尤其是瞬时耐高温的特性。环氧综合性能良好，能兼顾热固性酚醛树脂和双酚的优势，提高材料的粘接性与耐热性，改善树脂脆性；有机硅的耐热性和耐潮性良好，与酚羟基发生化学反应，可增强酚醛树脂的耐热性与耐水性；硼元素能显著改善酚醛树脂的耐热性、耐瞬间高温性、耐烧蚀性，增强其力学性能。
氟橡胶主要性能
主要性能 化学稳定性佳 氟橡胶具有高度的化学稳定性，是目前所有弹性体中耐介质性能最好的一种。26型氟橡胶耐石油基油类、双酯类油、硅醚类油、硅酸类油，耐无机酸，耐多数的有机、无机溶剂、药品等，仅不耐低分子的酮、醚、酯，不耐胺、氨、氢氟酸、氯磺酸、磷酸类液压油。23型氟胶的介质性能与26型相似，且更有独特之处，它耐强氧化性的无机酸如发烟硝酸、浓硫酸性能比26型好，在室温下98%的HNO3中浸渍27天它的体积膨胀仅为13%~15%。耐高温性优异 氟橡胶的耐高温性能和硅橡胶一样，可以说是目前弹性体中最好的。26-41氟胶在250℃下可长期使用，300℃下短期使用；246氟胶耐热比26-41还好。在300℃×100小时空气热老化后的26-41的物性与300℃×100小时热空气老化后246型的性能相当，其扯断伸长率可保持在100%左右，硬度90~95度。246型在350℃热空气老化16小时之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后保持良好弹性，在400℃热空气老化110分钟之后，含有喷雾炭黑、热裂法炭黑或碳纤维的胶料伸长率上升约1/2~1/3，强度下降1/2左右，仍保持良好的弹性。23-11型氟胶可以在200℃下长期使用，250℃下短期使用。 耐老化性能好 氟橡胶具有极好的耐天候老化性能，耐臭氧性能。据报导，DuPont开发的Vitona 在自然存放十年之后性能仍然令人满意，在臭氧浓度为0.01%的空气中经45天作用没有明显龟裂。23型氟橡胶的耐天候老化、耐臭氧性能也极好。 真空性能极佳 26型氟橡胶具有极好的真空性能。246氟橡胶基本配方的硫化胶真空放气率仅为37×10-6乇升/秒．厘米2。246型氟橡胶已成功应用在10-9乇的真空条件下。
橡胶改性沥青在市政道路中的应用
橡胶改性沥青在市政道路中的应用 发表时间：2019-05-14T15:33:57.640Z 来源：《基层建设》2019年第5期作者：顿鹏 [导读] 摘要：随着城市建设的发展，市政工程设施的建设不断地发展，因此促进市政工程建设的质量水平，积极进行技术方法层面的分析，不断地引入新的技术工艺十分关键。 身份证号码：13010319871001xxxx 摘要：随着城市建设的发展，市政工程设施的建设不断地发展，因此促进市政工程建设的质量水平，积极进行技术方法层面的分析，不断地引入新的技术工艺十分关键。在市政道路建设的过程中，路面材料的使用十分关键，随着技术的发展，橡胶改性沥青出现，在路面工程中应用广泛，大大提升了市政道路的通行质量，积极意义十分突出，因此结合实际分析橡胶改性沥青在市政道路中的应用，尤为关键。本文结合实际，首先，分析橡胶改性沥青的特点，其次，分析橡胶改性沥青在市政道路中的应用技术要点，为今后市政道路建设作出相应的依据。 关键词：橡胶改性沥青；道路；应用；特点 引言： 理念体现了我们对于发展的认识，新发展理念以下我们意识到了不断地进行技术层面的优化发展，是促进实际工作进步的关键。在市政道路工程建设中，创新路面材料的使用，提升工程质量十分必要的。尤其是引入橡胶改性沥青，提升道路通行质量，也是发展理念层面的要求。其次，从当前市政道路通行实际的层面分析，高速公路沥青路面的质量要求越来越高，对材料的应用也是越来越严。而橡胶改性沥青能够很好地满足实际需求，因此在路面工程中，引入橡胶改性沥青，是实际工作开展层面的需要。 一、橡胶改性沥青的特点分析 橡胶改性沥青是以废旧轮胎粉为原料在高温下通过与基质沥青融胀反应制得的沥青胶结料，在当前的道路工程中，主要有着以下层面的特点体现。首先，橡胶改性沥青中，加入了橡胶粉，改变了原有沥青基的性质，因此橡胶改性沥青的高温稳定性，低温抗变形能力、抗水损害性能及耐老化性能力大大提升，可见在市政道路工程中，应用橡胶改性沥青，在技术层面有着先进性的特点[1]。其次，橡胶改性沥青生产加工的过程中，工艺较为简单，主要引入大量地废弃材料，因此具有成本低的特点，在工程中应用还具有经济性的特点。此外，橡胶改性沥青在市政道路中应用，施工工艺与原有模式差别不大，在实际中尽心推广应用，优势十分明显。 二、橡胶改性沥青在市政道路中的应用技术要点分析 1、橡胶改性沥青生产拌合控制 橡胶改性沥青在市政道路中应用，生产拌合是重要的技术要点。首先，生产拌合的过程中，要按照技术规程进行沥青生产，保证路面材料的质量。例如，橡胶改性沥青，一般是由普通沥青和橡胶粉在现场加工而成，因此对于普通沥青的技术检测以及对于橡胶粉的技术检测十分关键，保证原材料质量。其次，在拌合的过程中，要对于整个拌合过程中形成可控的管理模式。例如，橡胶改性沥青的制作通过高速搅拌罐，在温度、时间、机械三者的综合作用与协调下，将原材料按比例混合，经过吸收、湿润、膨胀等物理和化学变化，使其粘度增加，软化点提高，从而获得高质量的改性沥青材料。结合实际上述过程中，很大程度上均是依据经验开展，不能够有效地保证橡胶改性沥青生产的质量。因此结合市政道路施工实际，将整个过程中进行定量化自动化的管理[2]，是十分关键的，能够大大提升橡胶改性沥青生产的质量和效率。值得注意的是，现场加工期间，要及时检测控制橡胶改性沥青的190℃旋转粘度符合15―40dPa．s的技术要求。总的来说，橡胶改性沥青在市政道路中应用，做好生产拌合层面的工作，是提升工程建设质量的前提。 2、橡胶改性沥青的检测与运输 橡胶改性沥青在生产之后，沥青材料还应当与其他骨料以及外加剂进行拌合，形成沥青混合料，然后在施工中使用，因此在这一过程中，重视对于沥青混合料的各项技术性能检测，保证混合料的质量，应当引起我们的重视。因此应当加强检验，完善整个试验与检测过程中。例如，试验室主要通过马歇尔试验进行控制，严格控制橡胶改性沥青混合料的空隙率、沥青饱和度、稳定度和流值等各项技术性能指标。其次，当沥青混合料达到要求之后，施工过程中使用，需要进行混合料的运输，重视运输过程也是关键。例如，应当采用大容量自卸式的汽车运输，提升运输要求，保证整个施工过程中的完整性[3]。再例如，为防止运输过程中沥青混和料温度损失，以及防止沥青混合料洒落在路面上，在运输过程中，运输车上覆盖防雨篷布和棉被保温。并做到摊铺现场与拌合站的密切沟通和配合协调。总的来说，橡胶沥青混合料应当满足相应的技术指标，运输过程应当结合施工实际，进行合理的规划，保证施工过程中有序开展，提升工程建设开展的有效性。 3、橡胶改性沥青的摊铺与压实 市政道路路面施工过程中，路面材料即沥青混合料在使用时，首先应当进行摊铺，主要是由于沥青混合料有着很强的粘性，因此摊铺工作需要一定的工艺配合。例如，在摊铺过程中，摊铺机的熨平板调整必须准确，避免出现拖痕现象。其次，橡胶改性沥青混合料摊铺宜缓慢、均匀、连续不问断地进行，其速度控制在3m/min左右，摊铺过程中基本不变换速度或中途停顿。避免摊铺机停机施工发生。在摊铺的过程中，应当注重连续性，要保证整个摊铺过程中连续完成。此外，在橡胶改性沥青混合料摊铺之后，还要进行压实，压实施工过程中，技术工艺的合理应用同样十分关键。其一，摊铺橡胶改性沥青砼后压实采用双钢轮压路机进行碾压，在碾压过程中，要严格控制压路机钢轮的润湿度[4]，避免橡胶改性沥青的高粘性使压路机在碾压期间出现大面积的粘轮现象，进而使压实路面上出现油斑。因此应当动态监测碾压设备的状态，密切关注橡胶改性沥青混合料的技术特征，保证压实质量。在压实过程中，还应当注重技术细节，以及结合实践总结出的经验要点。例如，120℃时不再振动碾压。以免对已经成型的路面造成破坏。 三、结语： 本文探究橡胶改性沥青在市政道路中的应用，在分析橡胶改性沥青特点的基础上，总结了其在市政道路中应用的技术要点，能够对于今后的工程建设开展做出一定的依据。总的来说，重视在市政道路建设中，积极引入新技术，新材料，利用技术与材料层面的先进性，促进实际工程质量的发展，积极意义十分突出。 参考文献： [1] 李冬梅. 废旧橡胶粉改性沥青材料在道路工程中的应用[J]. 住宅与房地产, 2017(29):119. [2] 黄江. 浅谈橡胶沥青路面施工技术在市政道路中的应用[J]. 企业科技与发展, 2018(4): 169-170.
纤维复合材料的热膨胀系数(1)
纤维复合材料的热膨胀系数(1) 复合材料学报 ACTA MATERIAE COMPOSITAE SINICA 文章编号:1000-3851(2002) 03-0124-03 第19卷第3期 Vol. 19 No. 3 6月 2002年 2002 J une 纤维复合材料的热膨胀系数 王培吉, 范素华 (山东建材学院物理系, 济南250022) 摘要: 提出了一种利用压电光声技术测量材料热膨胀系数的实验方法, 并测试了单向复合材料C/C 、C/Al 的横向、纵向的热膨胀系数。根据已有的理论计算方法与实验结果对该方法的测试结果进行验证, 证明了该检测方法的可靠性, 进而又测量了C /C 、C /Al 材料在任一方向上的热膨胀系数。这种方法克服了理论计算过程复杂以及常规手段无法测量任一方向上热膨胀系数的缺陷。关键词: 热膨胀系数; 压电光声技术; 复合材料中图分类号: TB332; O482. 2 文献标识码:A THERMAL EXPANS ION COEFFICIENT OF FIBER COMPOS ITES WANG Pei-ji, FA N Su-hua (Dept . of Physics , Shandong Institute of Building Materia l , J ina n 250022, China ) Abstract: The thermal expansion coefficients of fiber composites are studied in this pa per. A method of mea suring the therma l expansion coefficient by piezoelectric photoa coustic technique was proposed . An intensity-modulated Ar la ser beam wa s used as the incident light. The beam was focused on an a bout 1μm dia meter spot and illumina ted collinearly the sa mple surface . Using the technique , piezo-electric photoacoustic signals a s a function of different frequencies were experimentally measured. The therma l expansion coefficients can be obtained by fitting the experimenta l data . On the other hand , the therma l expansion coefficients of one-wa y composite C/C a nd C/A l in the tra nsverse, longitudinal directions were mea sured . The mea sured results a re reliable by compa ring with other ca lcula tion methods a nd experimental results. Thermal expa nsion coefficients in a
橡胶改性沥青指标要求、生产及混合料施工工艺
橡胶粉改性沥青及混合料施工 技术手册 吉林省交通科学研究所 鹤大高速公路雁大段技术服务 2015年7月
1原材料性能指标要求 (1) 1.1橡胶粉性能指标及掺量要求 (1) 1.2沥青性能指标要求 (1) 2工厂化橡胶粉改性沥青生产工艺 (3) 2.1橡胶粉改性沥青生产设备及场地配置要求 (3) 2.2橡胶粉改性沥青加工 (3) 2.3橡胶粉改性沥青性能检测 (4) 3橡胶粉改性沥青同步碎石封层施工工艺 (5) 3.1原材料指标要求 (5) 3.2施工工艺 (5) 3.3施工质量控制管理 (6) 4橡胶粉改性沥青混合料配合比设计 (7) 4.1橡胶粉改性GAR-AC吉构沥青混合料配合比设计 (7) 4.2橡胶粉改性GAR-SM结构沥青混合料配合比设计 (8) 5橡胶粉改性沥青路面施工工艺 (10) 5.1一般要求 (10) 5.2橡胶粉改性沥青现场储存工艺 (11) 5.3橡胶粉改性沥青混合料拌合工艺要求 (12) 5.4橡胶粉改性沥青混合料运输 (12) 5.5橡胶粉改性沥青混合料摊铺工艺 (13) 5.6橡胶粉改性沥青混合料碾压工艺 (13) 5.7开放交通及其它的要求 (15) 6橡胶粉改性沥青路面施工质量管理及检查验收 (16) 6.1一般规定 (16) 6.2施工前检查 (16)
6.3施工过程中质量管理与检测 (16) 1原材料性能指标要求 1.1橡胶粉性能指标及掺量要求 1.1.1橡胶粉宜选择斜交胎胶粉或天然胶含量较高的废轮胎加工而成的橡胶 粉。 1.1.2橡胶粉细度宜控制在40目~60目范围内，其性能指标应满足表1.1.2中相关要求。 1.1.3橡胶粉应存储在通风、干燥的仓库中，并应采取有效的防淋、防潮措施及消防措施，储存时间不宜超过180d。 1.1.4橡胶粉改性沥青中胶粉的掺量应根据实际使用的技术要求确定，推荐为基质沥青质量的18%~20% (内掺)。 1.2沥青性能指标要求 1.2.1为保证橡胶粉改性沥青的稳定性，需采用工厂化生产的橡胶粉改性沥青。 1.2.2基质沥青应采用A级90#沥青，性能指标应满足《公路沥青路面施工技术规范》(JTJ F40-2004)中相关要求，同时考虑橡胶粉与沥青反应中对轻质油分的吸附特性，推荐选用饱和分、芳香分等轻质油分含量较高的基质沥青。
空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究
空心玻璃微珠在复合材料中的应用研究 空心玻璃微珠(ES)是由经特殊工艺制成的薄壁封闭的微小球形颗粒，具有中空、质轻、耐高低温、隔热保温、电绝缘强度高、耐磨、耐腐蚀、防辐射、隔音、吸水率低、化学性能稳定等优点，近年来作为复合材料填充剂，已广泛应用于建材、塑料、橡胶、涂料、航海和航天等领域。 1 空心玻璃微珠在建材中的应用 空心玻璃微珠密度低且不易吸水，可作添加剂制备低密度、低黏度、低渗透性及结合力强的轻质注浆水泥。用腔内全部填有水泥浆的空心微珠制成的轻质水泥(σc28值在27~33 MPa 之间)，优于传统膨胀珍珠岩轻质水泥(σc28=1~5.5 MPa)和膨润土轻质水泥(σc28=17~40 MPa)，且其隔热性能随微珠粒度的减小而提高。当微珠的腔内没有水泥浆时，样品的隔热性能得到最大改善。在美国，空心玻璃微珠已用于人造大理石生产，填充适当的空心玻璃微珠，可改善人造大理石纹理布局及颜色的连续性，降低固化时间，改善冲击强度，提高抗龟裂能力，降低破损率，同时改善机械加工性，减小后处理工具的磨损，且便于搬运及安装。人们开始将空心玻璃微珠用于涂料研究，以提高涂料的隔热、隔音性能。采用化学镀方法在玻璃微珠表面镀银并用于涂料中，结果表明，在控制反应温度和浓度的条件下，可使镀银玻璃微珠的红外辐射率由原来的1.02降为0.70，将其应用于涂料后，涂层的红外辐射率为0.80。 2 空心玻璃微珠在塑料、橡胶中的应用 近年来，空心玻璃微珠作为新型无机粉末填料用于工程塑料和橡胶的填充，使其具有优异的流变加工和抗冲击性能等优点。目前，研究较多的是对聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、有机硅树脂等的填充改性。用一步法和二步法两种混合工艺，研究了经过表面预处理的玻璃微珠填充PP的力学性能。结果表明，经过适当表面处理的玻璃微珠可以通过熔融共混均匀分散在PP中，粒子与基体界面结合良好。填充体系随着玻璃微珠含量的增加，拉伸强度增大，冲击强度下降。流动性随着玻璃微珠含量的增加而增大，然后随之下降。采用不同粒径的中空玻璃微珠填充聚丙烯，在较低的弯曲载荷下，随着HGB体积分数的增加，试样热变形温度(t d)明显增大；而在较高的弯曲载荷下，试样的t d增加缓慢，甚至有所下降。当载荷及微珠含量一定时，t d随着HGB粒径的增加而呈非线性函数形式增大。尼龙6是一种具有较好力学性能和热性能的工程塑料，通常是使用玻璃纤维进行改性来提高性能和拓展使用领域。但同时产生流动性差、玻纤外露、收缩率高、后翘曲严重、加工困难等不足。空心微珠是尺寸小，表面光滑坚硬，有极好的流动性、分散性，吸油率低，耐高温，用于填充尼龙可以改善浮纤外露，提高制品表面光洁度，改善流动性能，加工方便、降低收缩变形率，克服制品后翘曲现象，提高制品的耐热温度及耐磨、耐划伤性，且可以大大降低生产成本。研究人员以空心玻璃微珠为填料制备了玻璃微珠填充改性含油铸型尼龙复合材料，研究了复合材料的摩擦学性能和热性能。结果表明：加入玻璃微珠的复合材料的摩擦因数降低，耐磨性提高，其磨损行为主要是粘着磨损和磨粒磨损；该复合材料的热变形温度有所降低，但线膨胀系数减小。用硅烷偶联剂对空心玻璃微珠进行表面处理后填充MC尼龙，改善了MC尼龙和空心玻璃微珠的相容性，使复合材拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率比不经偶联剂处理的分别提高了约15.7%、12.2%和246%；同时耐热性提高，而吸水率和收缩率降低。夏英[11 ]在80%ABS树脂中加入20%的粒径为5 μm经表面处理的空心玻璃微珠，制得了综合性能较佳的空心玻璃微珠改性复合材料，其缺口冲击强度、拉伸强度、弯曲强度、弯曲弹性模量、熔体流动速率及氧指数分别为7.7 kJ/m2、47 MPa、69 MPa、2.75GPa、5g/10min和22.4%。邓聪[12]用空心玻璃微珠填充改性聚甲醛(POM)，结果表明，影响复合体系性能的主导因素是
PTFE基复合材料的热膨胀特性分析
万方数据
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PTFE基复合材料的热膨胀特性分析 作者：古乐， 孟庆鑫， 王黎钦， Gu Le， Meng Qing-xin， Wang Li-qin 作者单位：古乐,Gu Le(哈尔滨工程大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江,哈尔滨,150001)， 孟庆鑫,Meng Qing-xin(哈尔滨工程大学,机电工程学 院,黑龙江,哈尔滨,150001)， 王黎钦,Wang Li-qin(哈尔滨工业大学,机电工程学院,黑龙江 ,哈尔滨,150001) 刊名： 机械研究与应用 英文刊名：MECHANICAL RESEARCH & APPLICATION 年，卷(期)：2007,20(1) 被引用次数：3次 参考文献(4条) 1.石淼森固体润滑材料 2000 2.Philip J Rae;Eric N Brown;E Clements Pressure-induced Phase Change in Poly(tetrafluor-oethylene)at modest impact velocities[外文期刊] 2005(06) 3.L Ylianttila;J Schroder Temperature effects of PTFE diffusers[外文期刊] 2005(27) 4.姚爱芬DSC法对PTFE结晶转变的研究[期刊论文]-有机氟工业 1991(04) 本文读者也读过(10条) 1.贾晓梅.王黎钦.古乐.郑德志.齐毓霖.Jia Xiaomei.Wang Liqin.Gu Le.Zheng Dezhi.Qi Yulin聚苯酯填充聚四氟乙烯复合材料摩擦学行为研究[期刊论文]-润滑与密封2005(5) 2.曹翠玲.阎逢元.CAO Cui-ling.YAN Feng-yuan MoS2、CdO及聚全氟乙丙烯填充改性聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[期刊论文]-机械工程材料2007,31(1) 3.贾晓梅.王黎钦.应丽霞.古乐.JIA Xiao-mei.WANG Li-qin.YING Li-xia.GU Le PTFE基复合材料在干摩擦和液氮介质中的摩擦磨损性能研究[期刊论文]-摩擦学学报2007,27(2) 4.李秀娟.王黎钦.古乐.齐毓霖表面涂敷聚四氟乙烯固体润滑薄膜的混合式陶瓷球轴承与全钢轴承性能对比分析[期刊论文]-摩擦学学报2003,23(2) 5.李文忠.王黎钦.古乐PTFE基复合材料动态力学性能的研究[期刊论文]-工程塑料应用2005,33(2) 6.古乐.孟庆鑫.刘先科.Gu Le.Meng Qingxin.Liu Xianke塑料滑动轴承综合性能测试系统研制[期刊论文]-工程塑料应用2007,35(8) 7.张志梅.古乐.齐毓霖.梁风.Zhang zhimei.Gu Le.Qi Yulin.Liang Feng纳米级金属粉改善润滑油摩擦性能的研究[期刊论文]-润滑与密封2000(2) 8.古乐.王黎钦.李秀娟.齐毓霖氮化硅轴承球超低温承载特性试验研究[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报 2002,34(2) 9.古乐.王黎钦.齐毓霖.苏为民.钱宗德.郑亚青超低温高速混合式陶瓷轴承性能研究[期刊论文]-哈尔滨工业大学学报2004,36(2) 10.李文忠.王黎钦.古乐.郑德志.Li Wenzhong.Wang Liqin.Gu Le.Zheng Dezhi聚合物填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦磨损性能[期刊论文]-润滑与密封2006(10) 引证文献(3条) 1.王世杰高压差越孔密封技术[期刊论文]-润滑与密封 2009(8) 2.薛子文.杨东辉乙酸阀门内衬的损害分析及处理[期刊论文]-化学工业与工程技术 2010(4) 3.郭占军.陈建勇.郭玉海.张华鹏.唐红艳热处理对PTFE牵伸性能的影响[期刊论文]-纺织学报 2010(6)
复合材料的性能和应用
摘要：近年来，各种复合材料制备技术日益更新，从陶瓷基复合材料、金属基复合材料到聚合物基复合材料，各种制备技术都得到了很大改善，使得复合材料的性能和应用得到了显著提高。本文综述陶瓷基复合材料、金属基复合材料、聚合物基复合材料等几种重要的研究方法以及应用。 关键词：先进，复合材料，制造技术。 正文：一·陶瓷基复合材料 工程陶瓷的开发是目前国内外甚为重视的新型材料研究领域。纯陶瓷材料因其脆性，不能满足苛刻条件下的使用要求。因此，目前广泛采取增韧技术来提高陶瓷的使用性能。纤维和晶须增韧陶瓷是一类有效的方法。用纤维来增韧陶瓷的技术是十年代以后开始的，最初是用碳纤维增强陶瓷，八十年代以来又开发了用陶瓷纤维和晶须增韧陶瓷，增韧效果不断取得进展，增韧技术也不断有所创新。连续纤维增强陶瓷基复合材料是最有前途的高温结构材料之一，以其优异的高韧性、高强度得到世界各国的高度重视。 连续纤维补强陶瓷基复合料(Continuous Fiber Reinforced Ceramic Matrix Composites，简称CFCC)是将耐高温的纤维植入陶瓷基体中形成的一种高性能复合材料。由于其具有高强度和高韧性，特别是具有与普通陶瓷不同的非失效性断裂方式，使其受到世界各国的极大关注。连续纤维增强陶瓷基复合材料已经开始在航天航空、国防等领域得到广泛应用.20世纪70年代初，科学家在连续纤维增强聚合物基复合材料和纤维增强金属基复合材料研究基础上，首次提出纤维增强陶瓷基复合材料的概念，为高性能陶瓷材料的研究与开发开辟了一个方向。随着纤维制备技术和其它相关技术的进步，人们逐步开发出制备这类材料的有效方法，使得纤维增强陶瓷基复合材料的制备技术日渐成熟。 由于纤维增强陶瓷基复合材料有着优异的高温性能、高韧性、高比强、高比模以及热稳定性好等优点，能有效地克服对裂纹和热震的敏感性[5-6]，因此，在重复使用的热防护领域有着重要的应用和广泛的市场。连续纤维增韧陶瓷基复合材料具有类似金属的断裂行为，对裂纹不敏感，不会发生灾难性破坏。其耐高温和低密度特性，使其成为发展先进航空发动机、火箭发动机和空天飞行器防热结构的关键材料。 二·金属基复合材料 金属基复合材料具有比强度高，比刚度高，耐热，耐磨，导热，导电，尺寸稳定等优点，是一种很有发展前途的新材料，金属基复合材料广泛应用于制造航空抗天零部件，也用于制造各种民用产品。 按基体分，金属基复合材料分为：铝基、镁基、钛基、锌基、铁基、铜基等金属基复合材料；按增强材料分，可分为：纤维增强金属基复合材料；其纤维有C、SiC、Si3N4、B4C、Al2O3等纤维；粒子增强金属基复合材料，增强粒子有：Al2O3、TiC、SiC、Si3N4、BN、SiC、MgO等。 纤维增强金属基复合材料的制造方法： （1）叠层加压法：工艺过程是：将金属（合金）箔片或纤维增强金属片按要求剪裁，并一层一层的进行叠层，然后加热加压进行成型和连接，一般是在真空或气体中进行。适于这种方法的材料有铝、钛、铜、高温合金，其增强纤维随需要而定。为了改善连接性能，有事在两片之间加入中间金属或在待连接表面涂覆或沉积一层中间金属。 （2）辊轧成型连接法：其主要的基材是铝、钛箔片，增强纤维主要是B、C、SiC、Si3N4等，有时在基材表面要涂覆一层低熔点的中间金属，增强纤维表面要预先浸沾铝或经物理气相沉积（PVI）、化学气相沉积（CVI）处理。 （3）钎焊法：在增强纤维与基材之间加入箔状、粉末状或膏状的钎料，经真空钎焊或保护钎焊而成。钎焊法可以制造管材、型材、叶片等。 （4）热等静压法：如图2所示，其工艺过程是：将纤维与基材进行叠层并装入一模具中，
复合材料特性
（1）力学性能 石墨烯被认为是迄今为止强度最高的物质，添加石墨烯可以增加聚合物的力学性能。拓展石墨烯的改性范围，开发出多种的增强复合材料变得尤为重要。改性的程度有许多影响因素，例如强相的浓度和在基质中的分布状态，界面粘合性和增强相的长径比等。石墨稀纳米片和聚合物基体之间的界面粘合性强，是进行有效加固的关键。局部两相间不相容性可能由于石墨稀对基体的附着力差而降低应力转移几率，导致了一个较低的机械性能复合材料。可使用氢键和范德华力非共价键改善界面相互作用，提高聚合物基体机械性能[1]。 尽管些物理相互作用可以提高复合材料的性能，在外部受力下填料与基体之间相对移动是不可避免的。这限制了材料的最大使用强度。为了缓解该问题，关键是选择有效的手段，提高界面与基体间的抗剪切强度。改善填料与基体之间靠共价键形成的应力传递。例如，利用GO表面的羟基（-OH）与聚氨酯链上的端部的-NCO基团反应，形成聚氨甲酸酯键(-NH-CO)而共价键合到聚氨酯上。（2）导电导热性能 石墨烯的导电性能是目前已知导电材料中最好的，其载流子迁移率达15000 cm2·V- 1·s- 1[ 2]。这个数值是目前已知具有最高迁移率的锑化铟材料的两倍，是商用硅片迁移率的10倍以上。石墨烯具有高导电性，当加入到聚合物基体中，可导电的石墨烯分散在基体中形成导电网络，可以大大提高复合材料的导电性。复合材料表现出导电性随石墨烯含量的增加呈现一种非线性增长。 石墨烯的导热性能很高，在室温下为3000W·M-1·K-1，已被用来作为基体填充物，以改善聚合物的热导率和热稳定性。片状石墨稀的二维片层结构在聚合物较低的界面热电阻，从而产生更好的导电性增强聚合物复合材料。其他因素，例如石墨稀片的长径比，取向和分散，基体的种类等也将影响复合材料的热性能。（3）热稳定性 热稳定性是复合材料的另一个重要性能，可以通过在聚合物基体中嵌入石墨烯来实现。高的热稳定性和层状结构的石墨烯的加入，会使复合材料热性能显著提高。Ramanathan等[3]系统研究发现石墨烯的加入可以使聚甲基丙烯酸甲酯的模量、强度、玻璃化转变温度和热分解温度大幅度提高。并且石墨烯的作用效果远远好于单壁碳纳米管和膨胀石墨。 （4）气体阻隔性能 石墨烯的加入相对于原始的聚合物可以显着减少气体对聚合物复合材料的透过率。各种研究表明,气体渗透性降低可能由于石墨稀长径比和高表面积,以及在聚合物基体中形成的“弯曲通道”效应 (tortuous path effect)，从而有效的阻隔了气体分子的扩散和穿透。Pinto等[4]研究了聚乳酸/石墨稀复合材料对氧气和氮气的阻隔性。结果表明，与未加入石墨稀前相比在复合物中使用0.4%(重量)添加量可以使复合材料对氧气的透过量下降三倍,对氮气的透过量下降四倍。（5）吸附性能 众所周知，吸附强烈依赖于孔隙结构和表面面积，以及吸附剂的官能团。石