倪楠楠
,
温月芳
,
贺德龙
,
益小苏
,
张涛
,
许亚洪
复合材料学报
doi:10.13801/j.cnki.fhclxb.20150325.004
为评价热塑性结晶聚合物聚偏二氟乙烯(PVDF)对共固化复合材料动态力学和阻尼性能的影响,首先,将PVDF负载到芳纶无纺布(ANF)上,采用共固化工艺制备了PVDF-ANF/环氧树脂(EP)结构阻尼复合材料.然后,利用动态机械分析仪测试了PVDF-ANF/EP复合材料的损耗因子、损耗模量和储能模量的温度谱;通过弯曲强度、弯曲模量和层间剪切强度的测试评价了复合材料的静态力学性能;通过单悬臂梁振动实验测试了复合材料的共振频率及自由振动衰减曲线,并计算了损耗因子;通过Ⅰ型、Ⅱ型层间断裂韧性实验及断面微观形貌的观察研究了复合材料的断裂韧性及增韧机制.最后,对复合材料的微观结构进行分析,探讨了其兼具力学性能和阻尼性能的结构内因.结果表明:通过在ANF表面负载PVDF,可在不引起复合材料力学性能明显下降的前提下,进一步提高PVDF-ANF/EP复合材料的阻尼性能和层间断裂韧性,复合材料的损耗因子提高了33.3％,Ⅰ型和Ⅱ型断裂韧性分别提高了168％和208％.
关键词:
无纺布
,
结构阻尼复合材料
,
PVDF
,
共固化
,
离位增韧
倪楠楠
,
温月芳
,
贺德龙
,
益小苏
,
许亚洪
高分子材料科学与工程
doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2016.05.015
利用尼龙无纺布(PNF)和芳纶无纺布(ANF)为插层材料,采用共固化工艺制备了结构阻尼复合材料.利用动态力学分析仪测试并分析了复合材料的损耗因子和储能模量等动态力学指标;通过弯曲实验和短梁剪切实验评价其静态力学性能.此外,通过单悬臂梁强迫共振实验和自由振动衰减实验研究了复合材料层合板的共振频率和损耗因子.结果表明,添加2种无纺布能够与基体树脂在层间形成非反应双连续的相结构,插入ANF的[0°]16铺层复合材料归一化的弯曲强度和模量比空白样品提高了约10％,[±45°]4s铺层复合材料的弯曲强度提高约50％,且均高于插入PNF的复合材料.此外,由于层间富树脂区的形成和界面数目的增加提高了共固化复合材料的阻尼性能,插入15层PNF的[0°]16铺层复合材料的损耗因子达到0.0026,比空白样品提高了约116.7％,[±45°]4s铺层复合材料的损耗因子达到0.0064,比空白样品提高了约14.3％.
关键词:
无纺布
,
结构阻尼复合材料
,
共振频率
,
共固化
,
损耗因子
温月芳
,
郭建强
,
高忠民
,
李向山
,
曹霞
,
杨永岗
,
刘朗
新型炭材料
利用广角X射线衍射(WAXD)和小角X射线散射(SAXS)研究了自制聚丙烯腈基炭纤维(SX)及日本东丽公司T300B、T700SC和M55JB炭纤维产品.结果表明:SX的lc、d002、Lc/d002和孔含量均介于T300B和T700SC之间,La与T700SC相当.T700SC的孔半长轴m值小于5mm的孔占99.72%,没有m值为30mm左右的大孔,优于自制炭纤维和T300B.M55JB存在大量m值为7am～15nm的中孔,导致其强度低于T700SC.T700SC和M55JB中孔的m值均大于自制炭纤维.自制炭纤维、T300B和T700SC的孔取向角处在同一水平,均为21°～22°,而M55JB的孔取向角小于前三者,仅为8°.为提高自制炭纤维的性能,应适当提高纤维的石墨化程度,减小层间距d002,降低孔含量,提高致密程度;制备工艺无论是原丝纺制还是后续的稳定化和炭化,均应抑制和消除大孔,提高孔的长径比.
关键词:
聚丙烯腈基炭纤维
,
WAXD
,
SAXS
,
微晶
,
孔
李永锋
,
刘燕珍
,
杨永岗
,
温月芳
,
王茂章
材料导报
采用改进Hummers法合成氧化石墨,在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶,并加入L-半胱氨酸于95℃进行回流反应后得到还原氧化石墨烯.采用X射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和热重-差热扫描仪等探讨氧化石墨烯还原前后的结构与性能变化.结果表明,L-半胱氨酸能有效还原氧化石墨烯,且还原后的氧化石墨烯在乙醇中有较好的分散性,其所制薄膜的导电率为500S/m.由此法制备的石墨烯有望广泛应用于电子、光电、电容器和传感器等器件中.
关键词:
氧化石墨
,
石墨烯
,
L-半胱氨酸
,
还原
刘燕珍
,
李永锋
,
杨永岗
,
温月芳
,
王茂章
新型炭材料
采用Hummers法合成氧化石墨并在水中超声分散获得氧化石墨烯水溶胶,通过真空辅助自组装法使氧化石墨烯片定向流动组装制得氧化石墨烯薄膜.进一步对氧化石墨烯薄膜进行真空低温热处理,并以傅市叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、拉曼光谱仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜等进行表征分析.结果表明:低温热处理使氧化石墨烯薄膜具有导电性,且其导电率可达到527S/m,并有利于进一步炭化.该法简单易行,避免了水合肼等有毒且污染环境的化学试剂的使用,有益于氧化石墨烯薄膜的批量制备.
关键词:
氧化石墨烯
,
石墨烯
,
薄膜
,
低温热处理
彭公秋
,
温月芳
,
杨永岗
,
刘朗
,
张兴华
材料导报
借助光学显微镜及图像处理软件研究了凝固浴质量分数、温度、喷丝头牵伸倍率对湿纺PAN初生纤维截面形状和皮芯结构的影响.实验结果表明,较高的凝固浴质量分数(70%)、较高的凝固浴温度能使双扩散比较充分,所得初生纤维截面形状规整趋于圆形,并且芯部致密无孔洞.此外,随着牵伸倍率的升高,皮层厚度降低,皮芯差异增加,牵伸倍率为负牵伸是制备皮芯差异较小初生纤维的手段之一.
关键词:
皮芯结构
,
截面形状
,
凝固浴条件
,
芯部
,
扩散
崔荣庆
,
谌磊
,
李春红
,
杨永岗
,
温月芳
,
王茂章
材料导报
以硫酸铵为电解质,对炭纤维进行连续电化学氧化处理,利用反气相色谱(IGC)研究电化学氧化处理前后的表面能变化,并联系SEM、AFM、XRD、Raman、XPS等测试结果综合分析电化学氧化处理对炭纤维表面性能的影响.研究表明,经电化学氧化处理后,纤维沿抽方向表面沟槽加深加宽,薄弱层被剥除,晶格择优取向遭到破坏；纤维表面活性官能团增多,氧和氮含量分别增加了180％和65％,提高了纤维与树脂的粘结性；纤维表面能提高了3.1倍,与树脂的浸润性得到改善；电化学氧化处理后其复合材料的ILSS达109MPa,已可充分满足实际应用需求.
关键词:
炭纤维
,
电化学氧化
,
表面能
,
反气相色谱
孔庆强
,
杨芒果
,
陈成猛
,
杨永岗
,
温月芳
,
王茂章
新型炭材料
以氧化石墨为前驱体,采用真空热膨胀还原法获得了功能化的石墨烯材料.以石墨烯为纳米填料,采用静电纺丝法制备了一系列石墨烯改性聚丙烯腈(PAN)纳米复合纤维,经进一步预氧化和炭化得到纳米炭纤维.使用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、元素分析(EA)、热重(TGA)和差示扫描量热仪(DSC)研究了石墨烯对纳米炭纤维的宏观性能与微观结构的影响.结果表明,加入石墨烯后,PAN纳米纤维中分子取向变大,结晶度下降.对氧化、环化和脱氢反应可产生一定的抑制作用,导致预氧化反应程度下降.同时,石墨烯可作为炭化阶段微晶生长的晶核,有利于碳网平面的快速生长.
关键词:
石墨烯
,
静电纺丝
,
聚丙烯腈
,
纳米炭纤维
杨永岗
,
陈成猛
,
温月芳
,
杨全红
,
王茂章
新型炭材料
石墨烯是单原子厚度的二维碳原子晶体,也是性能优异的新型纳米复合填料.近三年来,石墨烯从概念上的二维材料变成现实材料,在化学和物理学界均引起轰动.通过述评氧化石墨及氧化石墨烯的制备、结构、改性及其与聚合物的复合,展望了石墨烯及其复合材料的研究前景,认为通过机械剥离氧化石墨可规模化制备氧化石墨烯,进一步将其化学改性并制备复合材料已取得较大进展,这一途径被认为足石墨烯规模化应用的战略起点.
关键词:
石墨烯
,
氧化石墨
,
复合材料
