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四川大学王玉忠小组高分子材料无卤阻燃研究取得突破

中国材料进展

在国家自然科学基金等项目的长期支持下，四川大学教授王玉忠带领团队在高分子材料无卤阻燃化的基础研究方面获重要进展，并取得一些关键技术的突破，成功地解决了一些高分子材料的高效无卤阻燃问题，有效地协调了阻燃性与无卤化、保持其他性能和降低成本的矛盾，并成功应用于多个领域。

关键词: 高分子材料 , 无卤阻燃 , 四川大学 , 国家自然科学基金 , 基础研究 , 阻燃化 , 无卤化 , 阻燃性

互穿网络型乙烯基酯树脂/环氧树脂的增韧与热性能

张铭 , 王成忠 , 武德珍 , 于运花 , 杨小平

高分子材料科学与工程

使用双酚A型环氧乙烯基酯树脂(VER)与双酚F型环氧树脂(EP)同步固化的方法对环氧树脂进行增韧改性.研究了共混体系的固化反应过程、力学和热性能以及形态结构.结果表明,当环氧树脂与乙烯基酯树脂的质量比为90∶10时,所得到的树脂体系在韧性提高的同时,耐热性能(Tg)也有明显的提高,获得了一种兼具韧性和耐热性能的树脂基体.

关键词: 环氧树脂 , 环氧乙烯基酯树脂 , 互穿网络 , 耐热性 , 增韧

碳纤维增强耐热环氧树脂复合材料工艺性能研究

王伟 , 曾竟成 , 王成忠 , 郭晓东

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2006.z1.009

研究了一种低黏度耐高温环氧树脂体系的黏温特性及固化反应动力学,考察了该树脂体系的浇注体及其碳纤维复合材料的力学性能,通过热机械分析(DMTA)研究了树脂浇注体及其复合材料的动态热机械性能.结果表明,该树脂体系在室温下黏度为0.3 Pa·s,50℃下适用期在10 h以上,130℃下可以快速固化反应,适合于RTM等快速成型工艺,Tg达到220℃以上,其碳纤维复合材料具有优良的耐高温性能.

关键词: 耐高温 , 环氧树脂 , 碳纤维 , 复合材料

拉挤工艺体系的乙烯基酯树脂固化动力学

李建国 , 王成忠 , 于运花 , 杨小平

高分子材料科学与工程

采用非等温DSC法研究了适合于拉挤工艺的乙烯基酯树脂体系固化反应动力学,用Kissinger方程和Crane方程求得树脂体系固化反应的表观活化能为68.3 kJ/mol,反应级数为0.918.通过活化能与固化放热量的对比与实验观察,发现在拉挤工艺初期存在温升现象,常规数学模型难以模拟拉挤初期的热量平衡;通过基于非等温DSC法的固化度分析,认为高效的拉挤工艺通常会伴随低的固化度,并从树脂配方体系和工艺方面提出了解决方案.

关键词: 乙烯基酯树脂 , 动力学 , 拉挤 , 热量平衡

耐高温异氰酸酯/环氧树脂固化历程与性能

王成忠 , 王连毅 , 付晓琦 , 黄丽

宇航材料工艺 doi:10.3969/j.issn.1007-2330.2015.03.007

以异氰酸酯为固化剂固化环氧树脂,通过比较不同固化条件下固化物结构的差异,研究了异氰酸酯与环氧树脂的反应历程;改变异氰酸酯/环氧树脂体系的化学计量比(I/E),采用FTIR/ATR、DSC、DMTA等研究了固化产物的结构与性能.结果表明,异氰酸酯与环氧树脂的固化历程随着温度的升高可分为三个阶段,第一阶段为异氰酸酯的三聚反应;第二阶段是一个复杂的过程,首先环氧树脂和异氰酸酯可反应生成嗯唑烷酮结构,通过噁唑烷酮环扩链得到端异氰酸酯基低聚物,可继续发生三聚反应;第三阶段为异氰脲酸酯与残余的环氧基团反应生成嗯唑烷酮结构,异氰脲酸酯六元环向嗯唑烷酮五元环的转化是一个可逆的过程.不同的L/E比例可得到结构不同的固化物,不同的结构导致固化物性能的差异:当(I/E)=1.8时,综合力学性能良好,异氰酸酯/环氧树脂/玻璃纤维复合材料的弯曲强度、弯曲模量、层剪强度分别为652.53、33270.63和31.66MPa,优于甲基四氢苯酐/环氧树脂/玻璃纤维复合材料力学性能;当L/E=2.0时,固化物Tg达到了305℃,明显优于传统的环氧树脂固化体系.

关键词: 环氧树脂 , 噁唑烷酮 , 异氰脲酸酯 , 固化历程 , 耐热性能

多频动态热机械分析法研究碳纤维复合材料湿热老化

陈伟明 , 王成忠 , 周同悦 , 杨小平

材料工程 doi:10.3969/j.issn.1001-4381.2006.z1.095

采用多频温度扫描动态热机械(DMTA)方法研究了环氧树脂基碳纤维复合材料于65,95℃蒸馏水中的湿热老化性能,通过Arrhenius方程计算得到复合材料湿热老化前后的玻璃化转变表观活化能△Ea,分析了复合材料于两种温度下的吸湿性和静态力学性能变化.结果表明,不同树脂基复合材料湿热老化前后△Ea不同,随着湿热老化温度的升高,△Ea增加;湿热环境中复合材料的平衡吸湿率越低,△Ea越小;湿热老化后复合材料的力学性能保留率越低则△Ea越大.表观活化能可以用来表征树脂基复合材料的耐湿热性能.

关键词: 碳纤维 , 复合材料 , 动态热机械分析 , 湿热老化 , 表观活化能

耐高温拉挤环氧树脂及其复合材料性能研究

王成忠 , 陈伟明 , 梁平辉 , 杨小平

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2005.05.003

本文研究了改性多元缩水甘油胺型耐高温环氧树脂的固化动力学,分析了该树脂体系的浇注体性能,制备了碳纤维拉挤复合材料,并通过热机械分析(DMTA)考察了树脂浇注体及其复合材料的动态热机械性能.结果表明,树脂体系的凝胶化温度与固化温度相差较小,固化反应放热集中,适合于快速拉挤成型;其复合材料具有优良的耐高温性能,玻璃化温度(Tg)达到210℃以上.

关键词: 耐高温 , 拉挤成型 , 环氧树脂 , 复合材料

T800碳纤维复合材料界面吸湿性能分析

陈伟明 , 王成忠 , 周同悦 , 杨小平

玻璃钢/复合材料 doi:10.3969/j.issn.1003-0999.2006.05.006

本文研究了不同类型的树脂基体对T800碳纤维复合材料界面性能的影响,对比不同树脂体系的T800碳纤维复合材料于95℃蒸馏水中的吸湿特性,分析复合材料经吸湿后的动态热机械性能的变化.结果表明,以改性芳香胺为固化体系的树脂基体制备的T800碳纤维复合材料具有优良的界面性能.TDE85树脂/改性芳香胺体系的T800碳纤维复合材料干态层间剪切强度达到122MPa.95℃蒸馏水浸泡后,该复合材料的平衡吸湿率低于普通芳香胺固化体系,且玻璃化转变活化能变化幅度也较小.

关键词: T800碳纤维 , 复合材料 , 湿热性能 , 活化能

XPS,AFM研究沥青基碳纤维电化学表面处理过程的机制

王成忠 , 杨小平 , 于运花 , 刘承坤

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2002.05.005

对各向同性沥青基碳纤维进行电化学氧化表面处理,用XPS,AFM分析了碳纤维表面含氧官能团和表面微观形貌的变化过程.实验结果表明:电化学氧化处理是表面碳及其含氧官能团逐步被氧化成羧基和CO2的过程.氧化处理首先是使碳纤维表面变得更光滑,持续氧化后才会出现沟槽,SEM的分辨率不足以表征碳纤维电化学氧化前后的表面形貌变化,而采用AFM可在纳米尺度上表征碳纤维在电化学氧化过程中的表面形貌变化.AFM和XPS的结合可表征碳纤维电化学氧化表面处理的进程.

关键词: 碳纤维 , 电化学氧化 , AFM

碳纤维/乙烯基酯树脂拉挤复合材料界面性能研究

王成忠 , 于运花 , 杨小平 , 金日光

复合材料学报 doi:10.3321/j.issn:1000-3851.2003.05.013

对PAN基碳纤维在线热氧化表面处理,分析了处理前后碳纤维的表面形貌,通过拉挤成型工艺制备出碳纤维/乙烯基酯树脂复合材料.对拉挤复合材料的微观结构观察以及力学性能测试表明:碳纤维经表面处理后表面粗糙度增加,与乙烯基酯树脂的界面粘结性明显改善,复合材料的力学性能尤其是层间剪切强度得到显著提高.对不同界面性能的碳纤维复合材料进行动态热机械分析(DMTA),认为界面性能的改善可降低损耗模量,提高复合材料的耐疲劳性能.

关键词: 碳纤维 , 表面处理 , 复合材料 , 疲劳性能