纳米SiO2/PI复合薄膜低温热膨胀系数的实验研究

高热膨胀系数是聚酰亚胺薄膜在低温下作为热绝缘和电绝缘使用的主要不利因素之一.为了降低其热膨胀系数,选用低热膨胀系数的无机纳米SiO2对其进行改性,利用溶胶凝胶技术,制备了不同SiO2含量的纳米SiO2/PI复合薄膜.利用自行设计的一套薄膜样品低温热膨胀系数测量装置,对纳米SiO2/PI复合薄膜室温至低温(77 K)的热膨胀系数进行了测量,给出了SiO2含量、外加载荷对复合薄膜热膨胀系数的影响关系.     

热塑性塑料对环氧树脂冲击性能及热性能的影响

采用聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(PEI)和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)3种热塑性塑料改性环氧树脂,研究了不同热塑性塑料对环氧树脂在低温(77 K)及室温下的冲击性能及热性能的影响。研究结果表明:相对于纯环氧树脂,PEI、PC和PBT改性环氧树脂在77 K时的冲击强度分别提高了50.7%、36.4%和30.7%,在室温下的冲击强度分别提高了58.5%、39.2%和28.9%;PEI、PC和PBT改性环氧树脂及纯环氧树脂在-150℃的储能模量分别为5025 MPa、4733 MPa、4539 MPa和3853 MPa;相对于纯环氧树脂,PEI、PC和PBT改性环氧树脂的起始热失重温度分别提高了14℃、10℃和7℃。表明热塑性塑料可提高环氧树脂的冲击性能和热稳定性。     

PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的制备及性能研究

采用静电纺丝技术,以聚偏氟乙烯（PVDF）为原料,掺杂不同质量纳米二氧化硅（SiO2）,制备PVDF/SiO2复合纳米纤维膜,研究分析复合纳米纤维膜的形貌、化学结构、晶型转变、拉伸性能和压电性能。结果表明：PVDF质量分数为10 %时,纤维平均直径为(473.97 ± 71.10)nm,纤网成膜良好,微观形貌清晰,PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的直径范围为(514.96 ~ 834.16) nm,且纤维表面有颗粒状凸起;PVDF/SiO2复合纳米纤维膜的拉伸强力随纳米SiO2质量分数增大呈先增大后减小趋势,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时,强力为(7.94 ± 0.68) N;静电纺丝的电场作用使PVDF由α晶型转变为β晶型,具备压电性能,输出电压值随纳米SiO2质量分数增大先上升后下降,当纳米SiO2质量分数为0.3 %时输出电压值最大,可达(2.00± 0.11)V。     

纳米Al203/PI三层复合薄膜的制备与表征

以3,3′,4,4′-二苯酮四甲酸二酐(BTDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为缩聚单体,利用高压静电纺丝技术制备出纳米Al_2O_3/PAA(聚酰胺酸)复合薄膜.以均苯四甲酸二酐(PMDA)和4,4′-二氨基二苯醚(ODA)为原料制备出聚酰胺酸铺膜胶液,在电纺膜的两侧进行流延成膜,并热亚胺化处理.对复合薄膜进行化学组成、微观形貌、耐电晕性能、力学性能和热学性能测试分析.结果表明:复合薄膜的亚胺化较完全,纳米Al_2O_3均匀地分散在聚酰亚胺基体中,在纳米氧化铝掺杂量为6%时综合性能最佳,耐电晕老化时间为12.3 h,是未掺杂纳米氧化铝三层复合薄膜的3倍以上,拉伸强度达到最大值(174 MPa),同时断裂伸长率达到21%.纳米Al_2O_3的加入使得复合薄膜的热稳定性有所提高,起始热分解温度从578.7℃提高到591.3℃.     

Sol-Gel法制备PI/SiO2纳米复合薄膜及结构与性能

采用溶胶凝胶法（Sol-Gel）制备了二氧化硅不同质量分数的聚酰亚胺/二氧化硅（PI/SiO₂）纳米复合薄膜。并用TEM、力学性能、吸水性能及介电性能测试等方法研究了薄膜的结构与性能。结果表明，SiO₂微粒均匀分散在PI基体中，粒径随着SiO₂含量的增加而增大；当SiO₂质量分数在20%以内时对PI基体有增强作用，且在10%左右拉伸强度达到最大，而吸水率逐渐减小，介电常数则变化不大。     

纳米二氧化硅增韧改性环氧树脂的性能研究

采用超声分散的方法制备了双酚A型环氧树脂(E-51)/纳米二氧化硅(SiO2)复合材料,通过热重分析(TGA)和扫描电子显微镜(SEM)研究了材料的耐热性能、断面形态,并测试了其拉伸、弯曲和冲击性能。结果表明,利用超声分散的方法可使纳米SiO2均匀分散于环氧树脂基体中,并能显著改善材料的力学性能和耐热性。当纳米SiO2的含量为3%(质量分数)时,复合材料的力学性能达到最佳,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别提高了40.0%,55.1%和183.1%,且材料仍能保持良好的热稳定性。     

可紫外光固化含氟聚酰亚胺树脂的合成与性能研究

以3,5-二氨基苯甲酸(DABA)和可提高溶解性能的六氟二酐(6FDA)作为单体,通过分子结构设计在主链上接枝光敏基团,合成可低温紫外光固化的光敏性聚酰亚胺(PSPI)。探究光敏性聚酰亚胺的基本性能,确定含氟聚酰亚胺树脂的光固化工艺参数,并分析不同配方下薄膜的机械性能和热性能。研究结果表明,以35%(质量分数)的PSPI作为预聚体,20%(质量分数)的丙烯酸羟乙酯(HEA)作为活性稀释剂合成的聚酰亚胺薄膜拉伸强度最高可达(60.71±0.68) MPa,硬度最高可达到(143.5±1.34) MPa,断裂伸长率为(2.83±1.05)%,弹性模量为(3.13±0.21) GPa,薄膜刚性明显提升,同时,在质量损失5%(T_d5)和10%(T_d10)时的温度分别为140℃和216℃。     

硫酸钙晶须的制备及其改性聚丙烯性能的研究

在不同反应条件下制备了不同长径比的硫酸钙晶须(CSW),利用硅烷偶联剂KH550(相对于CSW质量的2%)在110 ℃下对CSW进行干法改性.以硫酸钙晶须作为增强改性剂制备了PP/CSW复合材料.力学性能与差示扫描量热分析(DSC)结果表明:不同长径比的CSW对PP的力学性能和结晶性能均有提高;采用平均长径比为29的CSW添加剂,当添加的质量分数为20%时,复合材料的拉伸强度、弯曲模量分别比纯PP的提高了11%、104%;结晶温度比纯PP的提高了12 ℃;几种CSW对复合材料的热稳定性和耐热性都有改善,且随着CSW质量分数的增加,材料的热稳定性和耐热性提高越显著.     

氧化镧含量对钼板组织与性能的影响

采用溶胶凝胶、粉末冶金等工艺制备了氧化镧掺杂钼合金。研究了氧化镧对烧结坯的金相组织和显微硬度的影响。将烧结坯轧制成厚度为1.0 mm的板材,经不同温度退火后进行室温拉伸试验,并利用热-力学物理模拟试验机对其高温拉伸性能进行了测试。研究结果表明:镧以氧化镧的形式存在于钼合金中,并使其晶粒细化而大小均匀,随着氧化镧掺杂量的增多,显微硬度逐渐增加。氧化镧掺杂钼板的室温强度和高温强度比纯钼板有较大提高,并随着氧化镧掺杂量增加而增加。掺杂钼板的室温延伸率较纯钼板高。掺杂钼板的延伸率在掺杂量为1.0%时最好。     

高强度聚酰亚胺/Ag复合纳米纤维的制备与表征

采用电纺及热亚胺化技术制备了聚酰亚胺/Ag纳米纤维复合材料, 用X-射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)及透射电子显微镜(TEM)对纤维表面形貌及结构进行了表征, 并研究其电学性能及力学性能. 结果显示, 随着Ag含量的增加, 复合纳米纤维膜的电导率逐渐提高. 当Ag的质量分数为35%时, 复合纳米纤维膜的导电率为2.8 μs/cm, 同时其拉伸强度高达240 MPa.     

含有生物质纤维的聚酰亚胺薄膜的制备及性能测试

聚酰亚胺(polyimides,PI)是以二酐或二胺合成的耐高温聚合物,因其耐高温性能强成为使用温度最高的工业化聚合物材料之一。针对目前PI薄膜在强度方面存在的断裂延伸率低、拉伸强度低等问题,通过调节聚合物的质量浓度、比例、加料方式、加入生物质纤维等方式制得了不同强度的聚酰亚胺薄膜。以4,4-二氨基二苯醚和3,3,4,4-联苯四甲酸二酐作为反应的前驱体,在交联剂的存在下,采用正加料法制备聚酰胺酸(polymer polyacrylic acid, PAA),将制备好的PAA放置在表面铺有均匀藕丝的培养皿中,加热使其亚胺化,制得聚酰亚胺薄膜。结果表明含有藕丝的聚酰亚胺薄膜的断后标距和弹性模量均低于未掺杂藕丝的薄膜,其中PI-2%藕丝断裂延伸率为6.49%,抗拉强度达67.33 MPa,最大力数据为57.47 N,远高于未掺杂藕丝薄膜力学数据。研究表明藕丝纤维的加入在一定程度上增强了薄膜的力学性能。     

聚酰亚胺/中空玻璃微球低介电复合膜的制备及应用

由于5G通讯频率和电路集成化的提高，出现信号传输延迟及功率损耗增大等一系列问题，对聚合物的低介电性能提出了更高的要求.本文设计合成了一类含中空玻璃微球的有机无机复合聚酰亚胺低介电薄膜材料——聚酰亚胺/中空微球(PI/SiO₂-Air)复合膜.复合材料中的中空玻璃微球经过氨基化处理得到表面含有大量可反应性官能团，进一步以该微球作为化学交联位点，得到了均匀分散的PI复合薄膜，同时在复合膜中引入了均匀分布的微孔结构.所制备的PI复合膜具有优异的力学性能，其拉伸强度可达201.6 MPa.此外，复合PI膜具有优异的低介电性能，在1 MHz测试条件下的介电常数可低至2.42，介电损耗低至0.0348. Weibull击穿场强最高可达227 kV·mm^-1,PI复合膜表现出更高的热稳定性，吸湿率低至1.75%.该类低介电PI复合薄膜具有优异的综合性能，在高频率、低延迟特性的5G通讯材料领域具有潜在的应用前景.     

多壁碳纳米管/聚合物复合乳液的合成

采用原位乳液聚合法合成多壁碳纳米管/聚(苯乙烯-丙烯酸丁酯-丙烯酸)(MWCNTs/P(St-BA-AA))复合乳液,通过正交实验确定原位乳液聚合的最佳条件。经红外光谱、拉曼光谱和热重分析(TGA)测试,结果表明:通过共价键在MWCNTs表面成功引入P(St-BA-AA)共聚物长链。扫描电镜(SEM)观察显示MWCNTs的表面包覆有一层聚合物,并在复合乳液中均匀分散。动态力学分析仪(DMA)和力学性能测试结果表明当MWCNTs的加入质量分数为1.0%时,复合薄膜与纯聚合物薄膜相比,内耗、拉伸强度、断裂伸长率及弹性模量分别提高了51.7%、52.8%、66.7%及82.6%,在高温区tanδ仍大于0.5。     

K掺杂量对K-N共掺ZnO薄膜光学性能的影响

利用超声喷雾热解法在石英玻璃衬底上制备不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、光致发光谱(PL谱)和紫外-可见分光光度计对K-N共掺ZnO薄膜的晶体结构、表面形貌及光学性能进行表征.结果表明:K-N共掺ZnO薄膜为六方纤锌矿结构并沿(002)方向择优生长;随着K掺杂量的增加,薄膜紫外发射峰的强度先升高后降低,并且吸收边出现轻微蓝移,禁带宽度增大;K-N共掺ZnO薄膜的透过率随K的掺杂量的增加先升高后降低,在65%～70%之间浮动.当K掺杂原子比为0.025时,所制备的薄膜具有高度的c轴择优取向,其薄膜表面均匀、光滑平整,具有较好的结晶度和光学性能.     

蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇复合薄膜的制备及其导热性能

以蒙脱土/氧化石墨烯(MMT/GO)为二元填料,采用一步溶液共混法,并经水合肼还原,制备得到蒙脱土/还原石墨烯/聚乙烯醇(MMT/rGO/PVA)复合薄膜,研究了GO的氧化程度、MMT/GO二元填料的组成及质量分数对复合薄膜导热性能的影响.结果表明:低温浴条件下制备得到的GO具有更完整的sp2杂化碳晶格,有利于rGO导热性能的发挥;MMT片层能有效阻止GO在还原过程中团聚,使rGO在复合薄膜中形成有序排列结构,有利于复合薄膜导热性能的提升;同时,由于MMT/GO二元填料能与PVA基体之间形成氢键,大大改善了填料和聚合物之间的界面结合力,降低了界面热阻,进一步提高了复合薄膜的导热性能.当MMT与GO的质量比为2∶1,复合薄膜中MMT/GO二元填料的质量分数为12%时,MMT/rGO/PVA复合薄膜的热导率达到66.4 W/(m·K),比纯PVA(0.5 W/(m·K))至少提高了132倍.     

纳米纤维基可水洗口罩的制备及性能

以不同质量分数的聚酰胺酸(PAA)溶液为前驱体，采用静电纺丝法制备不同结构的PAA纳米纤维膜，并对其微观形貌进行表征。结果表明，当PAA的质量分数为20%时，静电纺纳米纤维表面光滑且直径均匀。测试不同面密度下PAA纳米纤维膜的过滤性能及力学性能，结果显示，面密度为5 g/m²的PAA纳米纤维膜具有较为优异的过滤性能及力学性能。进一步探究热交联工艺对聚酰亚胺(PI)纳米纤维膜成型的影响，并将逐级交联20 min处理后的PI纳米纤维膜与熔喷层、针织层复合，得到具有多层结构的纳米纤维防护口罩，结果表明，口罩的初始过滤效率高达98.1%,水洗30次后仍可保持81.8%的过滤效率。由此可见，PI纳米纤维膜具有优异的结构稳定性与过滤性能，对提升口罩的耐水洗性具有重要意义。     

TiO_2对V_2O_5离子储存电极薄膜性能的影响

采用溶胶-凝胶技术制备出(TiO2)x-V2O5复合离子存储电极薄膜,主要研究了有机、无机Ti源,TiO2掺杂量(x为0、0.05、0.1、0.2、0.3mol)等对V2O5薄膜结构与性能的影响。通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、循环伏安测试(CV)、紫外-可见光谱等手段研究了薄膜的表面形貌、电化学性能和光学性能。结果表明,TiO2掺杂降低了V2O5薄膜离子储存容量,采用无机Ti源四氯化钛较有机Ti源钛酸丁酯掺杂的复合薄膜具有更高的可见光透过率以及离子储存容量,与V2O5薄膜相比,透射率增大了20%。随着无机Ti源掺量增多,薄膜离子储存容量降低,但在循环过程中降低趋势减缓并逐渐保持稳定,50次循环后纯V2O5薄膜储存容量降低了25%,掺杂TiO2后平均降低16%,V2O5薄膜循环稳定性有所提高。TiO2掺杂显著降低了V2O5阴极的着色效应,随着TiO2掺量的增加,复合薄膜光透过性增强。     

K掺杂量对氧化锌薄膜晶体结构和光学性能的影响

利用溶胶-凝胶旋涂法(sol-gel)在玻璃衬底上制备了不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜.采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和光致发光谱(PL)对样品的晶体结构、表面形貌和光学性能进行了表征.结果表明:与未掺杂样品相比,K-N元素共掺之后,薄膜结构仍保持六方纤锌矿型且沿c轴择优生长;随着K掺杂量的增加,样品的(002)衍射峰强度先增强后减弱,而对薄膜的紫外发光峰影响不大.当K掺杂量(原子比)为0.060时,晶粒尺寸最大,结晶性能最优,紫外发光峰强度相对较大.利用紫外-可见分光光度计对薄膜的光学透过率进行研究,结果表明不同K掺杂量的K-N共掺ZnO薄膜其光透过率没有明显变化,均维持在80%左右.     

Fe_(45)Mn_(15)Cr_(15)Ni_(25)高熵合金室温及低温力学性能强化方式

通过热力学参数和相图计算、冷轧和退火工艺,开发制备了非等原子比Fe_(45)Mn_(15)Cr_(15)Ni_(25)高熵合金,并分析了合金在室温(293 K)和低温(77 K)条件下的力学性能。结果表明,单相面心立方结构(FCC)高熵合金具有优良的室温和低温力学性能,特别是在77 K下,冷轧态合金达到屈服强度1 020 MPa、抗拉强度1 180 MPa、断后伸长率20%的优异性能。室温再结晶合金,晶格本征应力86 MPa,霍尔佩奇(Hall-Petch)系数为534 MPa·μm~(1/2),细晶强化明显。低温冷轧态合金,应变硬化能力恢复,位错强化显著,同时强塑性提升。     

富含苹果皮根皮素壳聚糖-聚乙烯醇抗氧化保鲜膜的研制

壳聚糖-PVA复合膜在食品包装领域具有可降解、抑菌、成膜性好的应用优势,但存在阻隔性能差、机械强度低、抑菌性低、热稳定性差等缺点.基于对壳聚糖-PVA复合膜性能上进行改进,将天然抗氧化成分根皮素加入其中,通过溶液复合法制备不同浓度(质量分数0%、1%、2%和3%) 富含苹果皮提取物根皮素的壳聚糖-PVA复合膜,测定其机械性质与水蒸气透过率,并对其结构进行表征.根皮素的加入增加了壳聚糖-PVA复合膜的热稳定性、拉伸强度和水蒸气透过率,降低了其断裂伸长率.用扫描电子显微镜(SEM)进一步研究了薄膜的表面和截面.此外,红外光谱(FT-IR)测试显示,在薄膜基体中形成了氢键.X-射线衍射(XRD)分析表明,根皮素的添加对壳聚糖-PVA膜的无定形性没有影响.与对照相比,富含根皮素的壳聚糖-PVA膜的抗氧化活性(ABTS和DPPH自由基清除能力和还原能力)和抗菌能力均有所提高.上述结果表明,根皮素是一种优良的添加剂,有助于壳聚糖-PVA膜的性能提高,在食品包装薄膜开发方面具有潜在应有价值.