聚钛碳硅烷的结构与性能研究

通过聚碳硅烷与四丁氧基钛的反应。可以制得含钛碳化硅纤维的先驱体聚钛碳硅烷。反应物配比(Ti(OBu)_4)/PC 将直接影响产物的结构与性能。随这一比例的增加,聚钛碳硅烷的可纺性与熔点将有规律地变化。这可归因于以—Ti—O—为桥的交联结构和以—Ti(OBu)_3为侧基的悬挂结构的形成。本文研究了聚钛碳硅烷的结构与性能的关系,并以具有良好成丝性的PTC-0.02与PTC-0.04为先驱体,制得了含钛碳化硅纤维。     

聚碳硅烷纤维化学气相交联研究

以环己烯作为反应气氛,对聚碳硅烷(PCS)纤维进行了化学气相交联不熔化处理。与空气不熔化进行对比,研究了不熔化过程中PCS纤维的反应程度及凝胶含量的变化,并进行了元素分析和热重差热分析,初步探讨了PCS纤维环己烯化学气相交联反应的机理。结果表明,在环己烯气氛中,PCS分子结构中Si-H键的反应程度随不熔化温度的提高逐渐增加,相应地,PCS纤维的凝胶含量迅速提高直至不熔。环己烯受热后产生自由基,引发PCS分子中的Si-H和Si-CH3键断裂形成自由基,促进PCS分子间形成Si-CH2-Si结构而实现交联。     

高压合成聚碳硅烷的沉淀与复配

研究了沉淀与复配两种调控高压合成聚碳硅烷(PCS)分子量及其分布的方法。研究表明,在PCS的良溶剂(如二甲苯)溶液中加入沉淀剂(如丙酮)比例超过临界点后,PCS中分子量越高的部分越先沉淀出来,从而降低了PCS的软化点、分子量和分散系数,PCS的高、中、低分子量的比例得到调节。复配是将不同分子量分布的PCS均匀地混合在一起,其分子量、软化点和高、中、低各部分的含量基本符合混合率的关系。因此,可以按照混合率来设计所需PCS的软化点、分子量及高、中、低分子含量。     

超高分子量聚碳硅烷的合成及其表征

采用正交设计的方法从常压合成得到的中低分子量PCS出发进行热压合成制备超高分子量PCS;并运用红外、GPC、核磁共振等分析测试手段对其结构和性能进行了表征。研究表明:控制热压反应温度在460~470℃、预加压力1~2MPa、反应6h时得到超高分子量PCS的重均分子量在6400~8500;通过控制热压反应时间可以较好的调控超高分子PCS的分子量大小;热压合成后制得的超高分子量PCS的支化度和Si-H键含量有所降低。     

热交联聚碳硅烷纤维分步烧成工艺

采用热交联工艺改进传统的空气不熔化工艺,在尽可能少引入氧的情况下实现聚碳硅烷纤维的不熔化处理。热交联处理后聚碳硅烷纤维在惰性气氛下进行分步烧成。通过元素分析、SEM、EDX、XRD等手段系统研究了分步烧成的工艺条件以及烧成后连续SiC纤维组成、微观结构及其性能。     

聚碳硅烷纤维成形过程的稳定性研究

通过改变不同的熔融纺丝工艺研究了聚碳硅烷纤维熔融纺丝时纺丝稳定性的影响因素。研究表明:提高介质温度到180～200℃、采用向下的环形吹风、控制成形区气流的大小与流向、纺程控制在90cm左右、加强集束与控制外部条件的稳定性等有利于提高纺丝稳定性。     

纤维对混凝土早期热膨胀系数的影响

在混凝土中分别掺加相同质量的碳纤维和聚酯纤维,采用平板加热器对不同类型的混凝土试件循环加热,测试了其浇筑后5～29 d的温度变形情况,计算了其热膨胀系数。龄期达到29 d,聚酯纤维混凝土热膨胀系数下降约8%,碳纤维混凝土热膨胀系数下降约20%。结果表明,纤维的掺入能有效降低混凝土的早期热膨胀系数;纤维质量相同时,弹性模量高的碳纤维较弹性模量低的聚酯纤维能更显著地降低混凝土的早期热膨胀系数。     

可溶纤维防火门芯板研制及应用前景

分析了目前国内外防火门芯板技术和生产现状,提出应研发可溶性纤维门芯板以满足环保和防护等级的需要。介绍了研发可溶性纤维门芯板的技术路线和技术关键,预测了可溶纤维防火门芯板的应用前景。     

石英纤维增强苯并噁嗪树脂复合材料研究

对苯并(啞心)嗪树脂应用于RTM工艺制备石英纤维增强复合材料进行了研究.系统考察了该树脂的工艺性能及力学性能,制备并测试了石英/苯并(啞心)嗪复合材料的力学性能及耐烧蚀性能,并将相关性能与钡酚醛与石英/钡酚醛进行了比较.结果表明,在85℃～145℃温度区间内苯并(啞心)嗪树脂粘度保持在800mPa·s以下,树脂具有较宽的低粘度温度平台和较长的低粘度保持时间.力学性能及耐烧蚀性能研究表明,石英/苯并(啞心)嗪复合材料的层间剪切强达到了61.5MPa,拉伸强度和弯曲强度显著优于石英,钡酚醛复合材料,质量烧蚀率和线烧蚀率分别为0.0510g·s-1和0.032mm·s-1.石英/苯并(啞心)嗪复合材料是一种可采用RTM工艺制备的耐烧蚀材料.     

纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元耐撞性多目标优化

为了提高纤维缠绕复合材料实芯球形结构单元的耐撞能量耗散性能,在初始结构单元耐撞性分析的基础上,建立以结构单元中心承载圆柱体高径比、球形芯材短轴长轴比以及纤维缠绕复合材料表层壁厚比和缠绕角度为结构优化设计参数,以比吸能效率和冲击峰值载荷为评价指标的多目标优化模型。采用分级递进优化方法将多目标优化模型分解为两级单目标优化子模型,并通过有限元软件Abaqus得到不同子模型的碰撞响应。结合径向基函数构造近似函数模型,并采用第二代非劣排序遗传算法对结构优化设计参数进行两级递进求解,得到耐撞性能最优的结构单元。进一步开展的试验验证和破坏模式分析表明,优化设计后结构单元的耐撞吸能水平得到大幅提高,从而验证了该多目标优化分析模型的有效性。