改性碳化硅粉体及其增强环氧树脂的性能研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lt5185
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
环氧树脂(EP)以其良好的性能如粘接性能、力学性能、电绝缘性能、化学稳定性、耐热性以及收缩率低等特点,广泛应用在航空航天材料、涂料、胶粘剂、电子封装材料以及先进复合材料等领域。但环氧树脂的三维网状结构使其固化产物变形能力差、脆性大,均限制了其力学性能和耐磨性能的进一步改善。而环氧树脂复合材料具有比强度高、易加工以及化学稳定性好等优点,且亚微米级碳化硅(SiC)颗粒具有高强度、高硬度、高模量等特性,可以作为增强体加入到环氧树脂中,从而制备出具有优异力学性能和耐磨性能的SiC/EP复合材料。论文直接选用硅烷偶联剂KH560对SiC进行表面处理提高无机填料与聚合物之间的相容性,使其与聚合物能够更好地结合且分散性良好。对改性SiC粉体增强的SiC/EP复合材料的力学性能以及耐磨性能进行了表征。力学性能测试结果表明:添加改性后粉体的SiC/EP复合材料的硬度和力学强度均比未改性的要高。摩擦磨损性能测试结果表明:随着填充到环氧树脂中KH560改性SiC含量的增加,摩擦系数和磨损率均明显降低;颗粒含量增加至50 wt.%以上时,摩擦系数和磨损率趋于稳定。在上述实验基础上进而引入少量的、具有类石墨层状结构的二硫化钼(MoS2)软质相来改善EP复合材料的摩擦磨损性能。层间具有弱结合力的MoS2可以做为无机固体润滑剂,在高含量SiC填充下,通过少量MoS2等量替代SiC,研究不同性能填料之间的互补作用以及其对环氧树脂复合材料的摩擦磨损性能的影响。MoS2粉体也采用了KH560进行表面改性,以提高MoS2在复合材料中的分散性。通过对比改性MoS2加入前后材料的各项性能,研究了MoS2颗粒在SiC/EP复合材料中对其摩擦学性能的影响机理。摩擦磨损性能测试结果表明:在MoS2加入量为4 wt.%时,环氧树脂基复合材料的摩擦磨损性能达到最优;与未加入MoS2的SiC/EP复合材料相比,其磨损率降低了52.13%;与纯EP相比,则降低了92.84%。另外,论文选用了粒径更小的纳米SiC粉体,利用纳米粒子比表面积大、表面能高的特点对原亚微米级SiC/MoS2进行级配复合填充环氧树脂进一步增强。由于纳米SiC表面羟基官能团连接更多,易团聚,使用KH560对纳米SiC进行表面改性是必要工艺,提高其在EP材料中的分散性。探究了纳米SiC含量与EP复合材料的力学性能和摩擦磨损性能之间的关系,研究结果表明:固定填料总含量一定时,采用纳米SiC替代部分微粉的复合材料弯曲强度均比原材料要高;当纳米SiC的加入量为2 wt.%时,SiC/MoS2/EP复合材料的摩擦磨损性能较好,其磨损率进一步降低了31.20%。
其他文献
高异戊二烯基胺骨架是有机胺类化合物的重要分支,该骨架广泛存在于天然产物和具有生物活性的分子中,同时也是一类用于合成各种天然产物和药物分子的有机合成中间体。目前构建手性高异戊二烯基胺骨架的方法有限,且存在底物适用性窄、采用金属试剂或者昂贵的催化剂等问题。基于我们课题组前期在硼酸酯试剂的反应研究积累之上,本论文开展了在无催化剂条件下,醛、手性氨基醇和异戊二烯频哪醇硼酸酯的三组分不对称Petasis反应
学位
随着世界人民环保意识的提高,可持续发展已经成为全球各国的重要战略目标。锂离子电池,作为现代新型储能设备的主力军,它的性能直接影响到绿色发展的进程。研究者们寄厚望于来源丰富,比容量高,嵌锂电位合适的硅基负极材料上,希望它可以取代商业石墨负极。但在研究过程中发现硅基材料体积膨胀剧烈,电导率低,严重限制了其商业化应用。从上述问题着手,本论文设计合成了三种硅碳复合材料,并研究其作为锂离子电池负极材料的电化
学位
硫化钼(MoS2)被认为是极具应用前景的非贵金属析氢(HER)电催化剂,其边缘位点被证明具有类似铂的析氢催化活性。而在典型的2H-MoS2材料中,大量的面内原子呈HER催化惰性,通过外部条件控制可将2H-MoS2转化为1T-MoS2,1T-MoS2的导电性及亲水性均比2H-MoS2优异,因此具有更高的HER活性。然而要想发展1T-MoS2作为高效HER催化剂仍面临一些问题:一方面1T相面内S位点对
学位
基于Haber-Bosch工艺的合成氨工业每年消耗超过1%的世界能源供应,排放超过三亿吨的二氧化碳。高温高压的Haber-Bosch工艺导致了大量的能源消耗以及负面环境影响,寻求环境友好型的氨合成方法十分迫切。利用可再生能源驱动的常温常压下的电化学氮还原反应(NRR)被认为是有望替代Haber-Bosch工艺的合成氨方法。现阶段,电化学NRR面临着产氨速率和法拉第效率低下的问题,需要进一步合理设计
学位
苝二酰亚胺(Perylene Diimides,PDIs)及其衍生物,因其具有吸光能力强及光、热稳定性好等特点,而在有机太阳能电池(OSCs)中得到了广泛的应用。但PDI分子具有较大的共轭平面,使其在共混膜中发生严重的自聚集,形成过大的晶畴,导致器件性能降低。为了抑制分子自聚集,提升器件效率,形成扭曲结构破坏PDI分子平面性是有效途径之一。此外,在分子骨架中引入杂原子是提升器件性能的有效手段之一,
学位
负载助催化剂是提高半导体光催化分解水产氢活性的有效策略之一。贵金属助剂在水分解中有着卓越的析氢活性,却因其高昂的价格和稀少的储量而难以大面积推广和应用。各种非贵金属助剂的开发则显得尤为必要。其中,过渡金属磷化物因其自身所具有的高导电性和优异的催化活性而受到广泛关注。然而,常规高温磷化法大多较为繁琐且通常都涉及剧毒气体PH3的释放;同时,所得的磷化物通常处于晶态,而对非晶态结构的研究则较为匮乏。因此
学位
开发新型、资源丰富、经济高效的析氢助催化剂,实现可再生太阳能的高效光催化分解水是一个巨大的挑战。目前,过渡金属硫化钨是很有希望替代铂的助催化剂之一,然而,由于其导电性较弱和界面反应活性位点稀少,严重限制了硫化钨在光催化分解水领域的应用和发展。为了进一步提高硫化钨作为析氢助催化剂的光催化产氢活性,本研究主要通过引入金属元素调控硫化钨微结构来构建钨基双金属硫化物,从而改善其光催化活性。本论文采用温和、
学位
当前,外部放射疗法(radiotherapy)仍然是治疗癌症的主要有效策略之一,已广泛应用于实体瘤治疗中。在放疗期间,主要是利用其产生的高能X射线、γ射线和电子束引起的DNA双链断裂来杀死癌细胞,抑制肿瘤增殖。但是,肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)中的缺氧会产生多种抵抗机制导致放射治疗未能达到预期效果或失败。同时,高剂量的辐射可能对肿瘤周围的正常组织造成损伤。所以
学位
烯酮作为一种重要的反应中间体广泛地应用于有机反应研究和核心骨架分子的构筑,基于烯酮的环加成反应尤其受到重视。因此,发现新的烯酮活性中间体,并发展新型环加成反应具有十分重要的研究价值。基于此,本文在课题组前期联烯酰亚胺的[4+1]环加成研究基础之上,开展了可能经由烯酮反应中间体的[3+3]环加成反应研究,解决了两类杂环化合物的合成难题,具体如下:在第二章利用联烯酰亚胺作C3合成子,采用硫代甲酰胺作为
学位
近年来锂氧气电池因其极高的理论能量密度被广泛地研究,然而其实际应用还受到充放电极化大、循环寿命短和倍率性差等问题的制约。这些问题一方面来源于氧还原反应(ORR)和氧析出反应(OER)缓慢的动力学过程,另一方面来源于溶解性和导电性差的放电产物Li2O2的堆积。Li2O2的堆积不仅堵塞传质通道导致放电过程结束,而且Li2O2覆盖氧气电极的表面阻碍催化剂与活性物质的直接接触,导致较高的充电极化。因此,设
学位