摘要：设计并合成了一类含酚醛结构的聚三唑(NPTA)树脂,研究了其流变性能、固化行为、耐热性等,考察了NPTA树脂作为复合材料基体的可用性。研究结果表明,NPTA树脂具有良好的可加工性能,可低温固化成型,起始固化温度低于80℃,反应活化能较低;NPTA树脂的主链结构对其流变性能、固化行为和交联反应活化能影响不大。NPTA树脂固化物的耐热性受交联结构影响,玻璃化温度可高达278℃。T700碳纤维增强NPTA树脂(T700/NPTA)复合材料的力学性能优异,常温弯曲强度大于1 590 MPa,150℃下弯曲强度保持率超过68.6%。

摘要：设计并制备了一种新型乙炔基封端聚醚酰亚胺大分子偶联剂(BDA-K),探究了其对石英纤维(QF)/含硅芳炔(PSA)复合材料界面增强增韧的效果.在常温下,加入大分子偶联剂的复合材料层间剪切强度、弯曲强度和缺口冲击强度分别提高了54.1%,59.0%和23.8%;在250℃时,层间剪切强度和弯曲强度保留率分别达到89.0%和89.6%,500℃时保留率分别达到63.3%和67.9%.傅里叶变换红外光谱和X光电子能谱分析结果表明,BDA-K参与PSA的交联固化,与QF发生有效化学键合;热重分析(TGA)结果表明,由于BDA-K的分子结构中引入耐热官能团酰亚胺环等,使其大分子偶联剂的T_(d5)达到489℃;扫描电子显微镜(SEM)结果表明,柔软的大分子层提供了适中的界面结合,使强度和韧性都得到提高.

摘要：如何控制和预测孔结构是炭气凝胶研究的重要课题。然而,由于耗时耗财,导致实验方法研究控制和预测孔结构成为难题。本文提出一种基于神经网络的炭气凝胶孔结构的预测与优化模型,并采用遗传算法设计和优化模型,对六种典型训练算法模型性能进行比较分析。利用该模型对孔径和吸附容量进行预测,两者的预测相关系数分别为0.992和0.981,预测均方根误差分别为0.077和0.054。经测试,该模型与实验研究的结果相符,并有效的应用于预测和控制炭气凝胶实验参数。

摘要：通过对氧化硅预处理得到多组分硅pSi(Si、SiO、SiO_(2)),再利用化学气相沉积法(CVD)设计了具有核壳结构的pSi与碳纳米纤维(CNF)的复合材料(pSi-CNF)。多组分硅中Si、SiO提供电化学可逆容量,SiO_(2)可以抑制硅的体积膨胀;碳纳米纤维包覆形成的壳层结构可以有效提高复合材料的导电性,同时进一步抑制硅的体积膨胀保持核壳结构的完整。通过SEM、TEM、EDS、XRD、Raman和XPS对复合物的微观结构进行分析。结果表明:pSi-CNF的粒径为5~20μm,碳纳米纤维的直径为5~40 nm,pSi-CNF复合材料中含有Si、SiO和SiO_(2)多种组分硅,有明显特征峰;碳纳米纤维均匀包覆于硅表面,形成核壳结构。电化学性能测试表明,在0.2 A·g^(−1)的电流密度下,经100次循环后其可逆容量为1411 mAh·g^(−1),容量保持率为74%,具有良好的循环稳定性和较高的可逆容量;在1 A·g^(−1)的电流密度下,经300次循环后其可逆容量为735 mAh·g^(−1),容量保持率为86%,且具有良好的倍率性能。

摘要：运用自主设计合成的含有端炔和芳酰胺酸结构的硅烷偶联剂(CA-K)改善石英纤维(QF)/含硅芳炔(PSA)复合材料的高温界面黏结性能。FTIR、DSC以及TGA跟踪分析表明:CA-K在PSA固化时同步发生热闭环,形成耐热的酰亚胺环结构,CA-K同时参与PSA的固化;XPS分析推断出CA-K与纤维发生化学键合;CA-K处理后QF/PSA复合材料的界面黏结强度增加,常温下层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度分别较未处理时提高了34.7%和40.4%,在250℃时ILSS和弯曲强度的保留率分别达到82.5%和54.9%,而500℃时ILSS和弯曲强度保留率为85.1%和64.2%。

摘要：通过分子设计制备合成了含叠氮及苯并咪唑双官能团的偶联剂Azido-Benzimidazole(ABI),并考察了新型偶联剂对国产芳纶Ⅲ(DAF-Ⅲ)/聚三唑树脂(PTA)复合材料的界面增强作用。SEM、傅立叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)及XPS分析表明,ABI通过分子结构中的苯并咪唑基团与DAF-Ⅲ纤维形成分子间氢键,能够作用到DAF-Ⅲ上。FTIR及DSC分析表明,ABI中的叠氮基团与PTA树脂中的炔基发生反应,生成三唑环参与了PTA树脂的固化。经2.1wt%ABI处理后,DAF-Ⅲ/PTA树脂复合材料层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度分别较未处理时提高了62.0%和43.7%。

摘要：设计并合成了一种含有二腈基的硅烷偶联剂DCA(Dicyanide-containing Silane Coupling Agent),采用FTIR、1 H-NMR、13 C-NMR表征了其化学结构。将DCA添加到石英纤维/含硅芳炔(QF/PSA)复合材料体系中,DCA含量为QF的2.0wt%时,常温条件下改性后的QF/PSA复合材料层间剪切强度(ILSS)和弯曲强度分别提升了63.3%和28.1%;250℃时ILSS和弯曲强度的保留率分别为83.0%和81.9%;500℃时ILSS和弯曲强度的保留率分别为54.7%和60.0%。偶联剂DCA固化后的热失重5%的温度(Td5)为357.8℃,900℃时残炭率为55.7%。XPS和DSC数据表明,偶联剂DCA在QF/PSA复合材料界面形成化学桥接,其中腈基在229℃固化,炔基在245℃参与PSA的固化,在PSA与QF间形成强界面层。SEM观察表明,经偶联剂DCA改性后QF/PSA复合材料的破坏属于韧性断裂。新型偶联剂DCA可显著改善QF/PSA复合材料界面,提高其高温力学性能。

摘要：为了获得兼具良好热性能和加工性能的聚酰亚胺树脂,设计合成了不对称二胺(3-氨基-苯基)-(4'-氨基-苯基)-乙炔(AMPA),含萘环的封端剂3-(萘-1-乙炔基)苯胺(NAA)以及含硅二酐双(3,4-二羧基苯基)二甲基硅烷二酐.为研究结构与性能的关系,引入4,4'-双邻苯二甲酸酐(ODPA)和间氨基苯乙炔(APA)为对照二酐和封端剂,制备了一系列分子链中含硅和内炔基团的聚酰亚胺树脂PI-Si-Ⅰ(以APA为封端剂)和PI-Si-Ⅱ(以NAA为封端剂),以及与之相对照的树脂PI-O-Ⅰ和PI-O-Ⅱ(二酐单体为ODPA).PI-Si树脂在常见溶剂如四氢呋喃中具有很好的溶解度,而PI-Si-Ⅱ树脂更是具有低的熔体黏度和100℃宽的加工窗口.热失重的结果显示固化树脂具有良好的耐热性能,5 wt%热失重温度(Td5)在547℃左右,质量残留率在79%左右;热裂解分析结果表明在聚酰亚胺主链中引入的硅和内炔基团在高温环境中形成硅氧硅结构和苯环等刚性结构,从而提高树脂的耐热性.

摘要：通过分子设计以苯硼酸、二苯基二氯硅烷、三氯乙烯和丁基锂为原料,合成了主链上含硼、硅元素和炔基的耐高温硼硅炔杂化树脂聚(乙炔-苯硼酸-硅烷)(PEBS)。PEBS树脂能溶于多种低极性的溶剂,如丙酮、四氢呋喃等。采用红外光谱、核磁共振、热重分析等方法分析了PEBS树脂的结构、固化行为及耐热性能。结果表明,PEBS树脂的固化峰值温度为285℃,固化反应为C≡C之间的Diels-Alder反应和三环化反应。此外,PEBS树脂在N中的T(质量损失5%时的温度)为609℃,900℃的质量保留率为89.3%。

摘要：碳纤维/聚三唑树脂(CF/PTA)复合材料是华东理工大学原创的新型低温固化耐高温复合材料。为改善CF/PTA复合材料的界面黏接性能,针对碳纤维、上浆剂和树脂的化学结构特点,根据界面化学键合原理设计开发了分别含异氰酸酯基、叠氮基和氮丙啶基的3种偶联剂,考察了这3种新型偶联剂在CF/PTA复合材料体系中的作用效果。X-射线光电子能谱、扫描电镜、原子力显微镜、傅里叶红外分析等测试证明所研制的偶联剂与复合材料体系中的组分发生了化学键合,在纤维与树脂间形成了有效的化学桥接,明显提高了CF/PTA复合材料的界面黏接强度。偶联剂添加质量分数仅2%就可以使CF/PTA复合材料的层间剪切强度显著提高:其中,异氰酸酯偶联剂(A1)可使碳纤维增强的复合材料的层间剪切强度提高近70%,工艺处理最简单;叠氮偶联剂(A2)可使层间剪切强度提高89%,但需加热处理添加了A2的碳纤维;氮丙啶偶联剂(A3)可使层间剪切强度提高86%,但需浓硝酸预处理碳纤维。