空心玻璃微球表面接枝聚合改性及其在聚氨酯复合材料中的应用

空心玻璃微球表面接枝聚合改性及其在聚氨酯复合材料中的应用
空心玻璃微球表面接枝聚合改性及其在聚氨酯复合材料中的应用

空心微球型材料的制备及应用进展

空心微球型材料的制备及应用进展/孙瑞雪等 ? 19 ? 空心微球型材料的制备及应用进展。 孙瑞雪 李木森吕宇鹏 (山东大学材料科学与工程学院,济南250061) 摘要 空心微球型材料由于具有特殊的空心结构而致使其具有许多独特的物理化学性质,因而具有广阔的应 用前景。综述了近几年来空心微球材料的制备方法,如喷雾反应法、模板法、微乳液聚合法等,并简要介绍了空心微球 型材料在药物输送系统、催化剂及建材等应用方面的研究进展。 关键词 空心微球制备应用 ProgressinPreparationandApplicationofHollow Microspheres SUNRuixue LI MusenLUYupeng (SchoolofMaterialsScienceandEngineering,ShandongUniversity,Jinan250061) Abstract Due to theirinnerhollowstructure,thehollowmicrosphereshavenlanyspecialphysicalandchemi— calpropertiesandhaveextensivepotentialapplications. Thepreparationmethodsofthehollowmicrospheres,such as spary dryingmethod,templatingmehtod,emulsionpolymerization,anditsapphcationindrugdeliverysystem,catalyzer andbuildingmaterialsfields are reviewed. KeywordshoUowmicosphere,preparation,app“cation 0 引言 近几年来,空心微球由于其独特的特性如密度小、比表面积 大、热稳定性和表面渗透性好以及较大的内部空间而受到越来越多的关注和研究[1]。许多材料如无机材料(沸石、羟基磷灰石等)、高分子材料(聚苯乙烯等)、金属氧化物(二氧化钛、氧化铝 等)以及半导体材料(氧化镓、氮化镓等)等均已被制成空心球结 构而呈现出常规材料所不具备的特殊功能,因而广泛地应用于药物缓释/控释系统、色谱分离、催化剂、涂料、微反应器以及光电材料等众多领域[2 ̄7]。目前,制备空心微球的方法主要有喷雾反应法、模板法、微乳液聚合法以及界面缩聚法等。本文主要介绍了近几年来国内外空心微球型材料的制备方法及其在应用方面的研究进展。 1 空心微球型材料的制备 制备空心微球的方法较多,但是不同类型的材料需要用不 同的制备方法才能够赋予材料特定的结构和表面性能,进而满足各种应用的要求。有研究者指出[8],目前空心微球型材料的应用和商业化受到限制的主要原因是因为空心微球的制备过程较为复杂,不易于产业化。因此,根据不同的需要,为各种材料寻找一种简单的制备空心微球的方法是非常重要和有意义的。 1.1高温熔解和喷雾反应法 高温熔解法制备空心微球的基本原理是:在较高的温度下, 将各种形状的固体颗粒熔融,并以一定的速度喷入液体介质中 冷却,形成球形颗粒。由于熔融颗粒在飞行的过程中,其内部含有的水蒸气或因本身材料分解而形成的气体在颗粒内部聚集,然后经由颗粒表面的微孔释放,从而形成空心的结构,其步骤如图1所示。 不规则形状颗粒 熔融液滴 气体聚集于颗粒内部 空心微球 图1高温熔解法制备空心微球的一般步骤 Fig.1耐picalprocedurefor hi曲teInpemturesmelti呜 pIq婀确ti帆of hollow哪舳er鹤 KaroIy等[9]采用热喷涂的方法制备了粒径为40肛m左右的 空心氧化铝微球,认为原始粉末具有多孔的结构以及较高的含水量更有利于空心球的形成。另外,我们课题组[10’11]采用等离 子喷涂的方法将羟基磷灰石粉末喷入水中制备了粒径在40~50“m之间的羟基磷灰石的空心微球,其形貌如图2所示。通过选择不同的喷涂工艺参数和原始粉末可以控制空心微球的形 图2羟基磷灰石空心微球的形貌 Fi吕2 11le唧hology oftheho¨owhydro科apatite microsphe煅 *山东省科技发展计划资助项目(032040105) 吕宇鹏:联系人,男,教授,主要从事生物医用材料的研究 Tel:0531—8395966 E-mail:dxb@sdu.edu.cn   万方数据

树脂基玻璃纤维复合材料注塑成型工艺研究

树脂基玻璃纤维复合材料注塑成型工艺研究树脂基玻璃纤维复合材料一种性能优异的轻量化材料,其材料的收缩率小,产品的比强度高,精度好,能很好的满足汽车轻量化需求。树脂基短切玻璃纤维复合材料很大程度上可以满足我们轻量化及性能要求,但是如何有效的控制纤维取向,为优化产品中的纤维分布,得到性能更好的产品,成为了新的挑战,本文在传统注塑成型工艺的基础上,提出了动态注塑成型方案,来优化成型过程中的纤维取向,从而获得更优性能的产品。 本文提出了新的生产工艺,在工艺设计、模具设计、工艺优化及实验验证方面做出了大量研究,本论文所做的具体研究如下:(1)根据树脂基短切玻璃纤维复合材料的特性,为优化玻璃纤维在产品中取向和分布,本文提出了动态注塑成型工艺,并阐述了动态注塑成型工艺的基本原理及过程,根据动态注塑成型的原理,动态注塑模具需要在合模状态下,使模腔空间根据需要变化,根据这一需求,本文引入活动型芯机构来进行模腔拓展,分析了动态注塑模具的工作过程,并根据模具的设计要点对动态注塑模具的整体结构设计。(2)利用Moldflow软件对16组不同工艺参数组合的成型过程分别进行了模拟,得到了纤维取向张量和翘曲量两个质量指标结果,并采用正交试验方法,对模拟结果进行了统计分析,结果显示初始型腔厚度对纤维分布有着显著影响,注射时间对产品的翘曲有着显著影响,得出了最佳的工艺参数设置,验证了动态注射成型工艺及模具的正确性。 (3)进行了生产实验,并生产过程中需注意的问题进行介绍和分析。试件注塑完成后,对试件进行了拉伸测试,弯曲测试以及断面组织观测,总结了在动态注塑成型工艺下各参数对塑件机械性能的影响,发现经动态注塑成型工艺优化后,产品的内部组织更加均匀,试件的拉伸强度得以提升,但弯曲强度略有提升。

微晶玻璃的制备方法与应用

X X X X 大学 材料制备原理课程论文 题目微晶玻璃的制备方法与应用 学院材料科学与工程学院 专业班级无机072 学生姓名 2010 年 6 月11 日

微晶玻璃的制备方法与应用 摘要:微晶玻璃是一种由基础玻璃严格控制晶化行为而制成的微晶体和玻璃相均匀分布的材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能,已在许多领域得到广泛的应用。本文来主要介绍微晶玻璃的制备方法及其应用。 关键词:微晶玻璃;制备;应用 1.引言 微晶玻璃是将加有晶核剂的特定组合的玻璃,在有控条件(一定温度)下进行晶化热处理,成为具有微晶体和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃由玻璃相与结晶相组成。两者的分布状况随其比例而变化:当玻璃相占的比例大时,玻璃相为连续的基体,晶相孤立地均匀地分布在其中;当玻璃相较少时,玻璃相分散在晶体网架之间,呈连续网状;当玻璃相数量很低,则玻璃相以薄膜状态分布在晶体之间。这种结构也决定了其机械强度高,绝缘性能优良,介电损耗少,介电常数稳定,热膨胀系数可在很大范围调节,耐化学腐蚀,耐磨,热稳定性好,使用温度高的良好性能。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点,优于天石材和陶瓷,可用于建筑幕墙及室内高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.制备方法 微晶玻璃的制备方法根据其所用原材料的种类、特性、对材料的性能要求而变化,主要的有熔融法、烧结法、溶胶—凝胶法、二次成型工艺、强韧化技术等。 2.1 熔融法 熔融后急冷,退火后在经一定的热处理制度进行成核和晶化以获得晶粒细小、含量多、结构均匀的微晶玻璃制品。热处理制度的确定是微晶玻璃生产的关键技术。作为初步的近似估计,最佳成核温度介于Tg 和比它高50℃的温度之间。晶化温度上限应低于主晶相在一个适当的时间内重熔的温度。通常是25℃~50℃。微晶玻璃的理想热处理制度见图1。 图1 微晶玻璃的理想热处理制度 常用的晶核剂有TiO2,P2O5,ZrO2,CaO,CaF2,Cr2O3、硫化物、氟化物。晶核剂的选择与基础玻璃化学组成有关,也与期望析出的晶相种类有关。Stooky指出,良好的晶核剂应具备如下性能:(1)在玻璃熔融成形温度下,应具有良好的溶解性,在热处理时应具有较小的溶解性,并能降低成核的活化能。(2) 晶核剂质点扩散的活化能要尽量小,使之在玻

玻璃纤维增强塑料的基础知识

玻璃纤维增强塑料(FRP)基础知识一.什么是复合材料 指一种材料不能满足使用要求,需要由两种或两种以上的才料,通过某种技术方法结合组成另一种能够满足人们需求的新材料,叫做复合材料。 二.什么是玻璃纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics)指用玻璃纤维增强,不饱和聚酯树脂(或环氧树脂;酚醛树脂)为基体的复合材料,称为玻璃纤维增强塑料。简称FRP 由于其强度相当于钢材,又含有玻璃纤维且具有玻璃那样的色泽;形体和耐腐蚀;电绝缘;隔热等性能,在我国被俗称为“玻璃钢”。这个名称是原中国建筑材料工业部部长赖际发在1958年提出的一直延用至今。 三.FRP的基本构成 基体(树脂)+ 增强材料+助剂+颜料+填料 1.基体(树脂):环氧树脂;酚醛树脂;乙烯基树脂;不饱和聚酯树脂;双酚A等 2.增强材料(纤维):玻璃纤维;碳纤维;硼纤维;芳纶纤维;氧化铝纤维;碳化硅纤维;玄武岩纤维等。

3.助剂:引发剂(固化剂);促进剂;消泡剂;分散剂;基材润湿剂;阻聚剂;触边剂;阻燃剂等。 4.颜料:氧化铁红;大红粉;炭黑;酞青兰;酞青绿等。多数为色浆状态。 5. 填料:重钙;轻钙;滑石粉(400目以上);水泥等。PVC:聚氯乙烯,硬PVC和软PVC,硬PVC有毒。PPR:聚丙烯。 PUR:泡沫。 PRE:聚苯醚。 尼龙:聚酰胺纤维。 FRP的发展过程:无法确定发明人。 四.FRP材料的特点: 1.优点: (1)质轻高强:FRP的相对密度在1.5~2.0之间,只有碳钢的1/4~1/5但是拉伸强度却接近甚至超过碳素钢,而强度可以与高级合金钢相比,被广泛的应用于航空航天;高压容器以及其他需要减轻自重的制品中。 (2)耐腐蚀性好:FRP是良好的耐腐蚀材料,对于大气;水和一般浓度的酸碱;盐及多种油类和溶剂都有较好的抵抗力,已经被广泛应用于化工防腐的各个方面。正在取代碳钢;不锈钢;木材;有色金属等材料。 (3)电性能好:FRP是优良的绝缘材料,用于制造绝缘体,

不饱和树脂及玻璃纤维增强复合材料

不饱和树脂及玻璃纤维增强复合材料(玻璃钢)的制备 实验目的 1、 了解线形不饱和聚酯树脂及玻璃纤维复合材料的制备原理和影响因素。 2、 掌握线形不饱和聚酯树脂合成和增强复合材料制备实验的操作技能;熟悉树脂的特性测 试和玻璃钢试样的性能实验方法。 实验原理 不饱和聚酯树脂主要是有不饱和二元酸(酐)、饱和二元酸(酐)和二元醇,以一定的摩尔比在惰性气氛保护下,经酯化缩聚而制得线型聚合物,其聚酯主链上具有重复的酯键制制品及不饱和双键,即称不饱和树脂,化学结构式如下: O R C O O R O C CH 制得的不饱和树脂和聚酯树脂主要用于制造玻璃纤维增强复合材料,也制造装饰涂料和油 漆、压塑粉与片状和块状模压复合材料制品。 仪器安装 图1:手糊成型 图2:浇注成型剖面图

主要设备一览表 表1:室温固化凝胶时间测定方法 名称/序号 树脂理论量 g 树脂实际量 g 引发剂理论量g 引发剂实际量g 促进剂理论量g 促进剂实际 量g 1 2 3 4 5 50 50 50 50 50 50.35 49.74 50.39 49.61 49.99 2.014 1.9896 2.0156 1.9844 1.9996 2.01 1.99 2.01 2.00 2.03 1.007 0.4974 0.3524 0.2481 0.1499 1.01 0.50 0.35 0.26 0.15 表2:浇注成型配方 表3:手糊成型配方 表4:室温固化凝胶时间测定设备 表5:浇注成型设备 表6:手糊成型设备 名称 理论用量g 实际用量g 树脂 引发剂 促进剂 100 4 1.02 100.33 4.01 1.01 名称 理论用量g 实际用量g 树脂 引发剂 促进剂 41.88 1.6724 0.1881 41.81 1.69 0.19 序号 名称 规格 数量 1 2 3 4 5 铁板 玻璃纸 橡胶管 玻璃棒 夹子 180*180 150*350 2个 1张 1根 1根 6个 序号 名称 数量 1 2 3 纸杯 玻璃棒 手表 5个 5根 1块 序号 名称 规格 数量 1 2 3 4 铁板 玻璃纸 玻璃布 刷子 180*180 200*200 180*180 2块 2张 10张 1个

玻璃纤维复合材料的十大应用领域

玻璃纤维复合材料的十大应用领域 玻璃纤维(英文原名为:glassfiber或fiberglass )是一种性能优异的无机非金属材料,种类繁多,优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高,但缺点是性脆,耐磨性较差。它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高温熔制、拉丝、络纱、织布等工艺制造成的,其单丝的直径为几个微米到二十几米个微米,相当于一根头发丝的1/20-1/5 ,每束纤维原丝都由数百根甚至上千根单丝组成。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保温材料,电路基板等国民经济各个领域。 一、船艇 玻璃纤维复合材料具有耐腐蚀性、重量轻、增强效果优越等特点,被广泛用于制造游艇船体、甲板等。 二、电子电气

玻璃纤维增强复合材料在电子电气方面的运用主要是利用了它的电绝缘性、防腐蚀性等特点。复合材料在电子电气领域的应用主要有以下几个部分: 1、电器罩壳:包括电器开关盒、电器配线盒、仪表盘罩等。 2、电器原件与电部件:如绝缘子、绝缘工具、电机端盖等。 3、输线电包括复合电缆支架、电缆沟支架等。 三、风能

风能是无污染、可持续的能源之一,采用风能发电是开发新能源的一种途径。玻璃纤维具有优越的增强效果、重量轻等特点,是用于制造玻璃钢叶片和机组罩的一种良好材料。 四、航空航天、军事国防 由于航空航天、军事等领域对材料的特殊要求,玻纤复合材料所具有的重量轻,强度高,耐冲击及阻燃性好等特色能为这些领域提供了广泛的解决方案。 复合材料在这些领域的应用如下: --小飞机机身 --直升机外壳和旋翼桨叶 --飞机次要结构部件(地板、门、座椅、辅助油箱) --飞机发动机零件

纳米空心微球

二氧化硅中空纳米微球及其导热系数小结纳米中空微球的制备与性能研究是近年来纳米科技领域的热点领域,此种材料具有中空的形态结构,粒径在纳米至微米级,具有大比表面积,低密度,稳定性好的特点[1]。由于其内部的空心结构可容纳大量的客体分子或大尺寸的客体,可以产生一些奇特的基于微观“包裹”效应的性质,使得空心微球材料在医药、生化和化工领域都有重要的作用,其大比表面积低密度等特点也是一种很好的催化材料和轻体材料[2,3]。此外中空纳米微球还具有良好的隔热性能在保温隔热领域也有良好的应用前景。 1.中空纳米微球的表征方法 2.1 扫描电镜(SEM) SEM可被用来直接观察样品的外观形貌,但不能确定内部结构。 2.2 透射电镜(TEM) TEM 是观察样品形状和内部结构最常用的表征方法。从TEM 照片上可测量出空心球的大小,球壳的厚度;用HTEM 还可以观察到球壳的微观结构。 2.3 X射线衍射(XRD) 通过对X 射线衍射分布和强度的分析可获得空心微球的晶体结构等信息。 2.4 氮气吸附 氮气吸附法可用于测试形成过程中孔径变化以及空心球内比表面积。冷文光等[1]通过氮气吸附-脱附测试研究空心微球被四氢呋喃溶解之前后的孔径分布和形貌对比。 2.4 X射线光电子能谱(XPS) XPS 是应用于分析粒子表面成分最为广泛的一种表征方法,主要分析表面元素组成、价态及含量的信息。对于空心球结构的材料,通过XPS 分析可以得到球壳的化学组成及各种成分的含量,同时可以检测出核模板是否完全去除,为空心结构的确认提供可靠的依据[2,3]。 2.5 红外光谱(FTIR) 利用FTI R 可得到材料所含有的重要官能团信息。如果在处理材料的过程中研究FTI R 中特定基团吸收峰的位移,以及某些吸收峰的出现或消失情况,还可得出材料在处理过程中的变化情况。冷文光等[1]通过红外光谱验证聚苯乙烯/二氧化硅杂化空心微球是由二氧化硅与聚苯乙烯链段共同组成。 除此之外空心微球的表征方法还有热重分析(TG)、小角X 射线散射(SAXS)、核磁 共振、磁谱等方法[1,2,3]。 2.中空纳米微球的合成 2.1模板法 模板法是制备中空纳米微球使用较为多的一种,先以特定物质制成球形模板,然后在外侧包覆上所需材料形成外壳,最后将内部模板去除就得到空心球体结构。按照外部壳体的生长方式可分为溶胶凝胶法和层层自组装法[2]。 2.1.1溶胶凝胶法 溶胶凝胶法是利用有机硅烷的水解缩合反应在模板的表面形成二氧化硅层。其优点是通过调整聚合物尺寸、聚集情况以及溶剂可以实现对胶束的尺寸和形貌进行控制。罗花娟等[4]发现在制备过程中氨水、TEOS的用量会影响到空心球的内径和空心球的壁厚,溶解模板时的温度也会对空心球的形貌产生影响。 2.1.2层层自组装法(LBL) 由G.Decher等在1991年提出,通过利用不同带电物质静电吸附作用,层层沉积。这种方法的优势在于通过调整末班尺寸和沉积的量可以更加简便的对中空二氧化硅的内径、壁厚进行控制,但其实验的设计和操作以及模板的去除都相对繁琐[2,3]。

微晶玻璃特性表

一、什么是微晶玻璃 微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)又称微晶玉石或陶瓷玻璃。是综合玻璃、石材技术发展起来的一种新型建材。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料,且生产过程中无污染,产品本身无放射性污染,故又被称为环保产品或绿色材料。 微晶玻璃集中了玻璃、陶瓷及天然石材的三重优点,优於天石材和陶瓷,可用於建筑幕墙及室内高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 二、微晶玻璃的组成 把加有晶核剂或不加晶核剂的特定组成的玻璃,在有控条件下进行晶化热处理,使原单一的玻璃相形成了有微晶相和玻璃相均匀分布的复合材料。微晶玻璃和普通玻璃区别是:前者部分是晶体,后者全是非晶体。微晶玻璃表面可呈现天然石条纹和颜色的不透明体,而玻璃则是各种颜色、不同程序的透明体。 微晶玻璃的综合性能主要决定三大因素:原始组成的成份、微晶体的尺寸和数量、残余玻璃相的性质和数量。 后两种因素是由微晶玻璃晶化热处理技术决定。微晶玻璃的原始组成不同,其晶相的种类也不同,例如有β硅灰石、β石英、氟金云母、二硅酸锂等,各种晶相赋予微晶玻璃的不同性能,在上述晶相中,β硅灰石晶相具有建筑微晶玻璃所需性能,为此常选用CaO-Al2O3-SiO2系统为建筑微晶玻璃原始组成系统,其一般成分如表一所示。 表一:CaO-Al2O3-SiO2微晶玻璃组成 颜色\组成SiO2 Al2O3 B2O3 CaO ZnO BaO Na2O K2O Fe2O3 Sb2O3 白色59.0 7.0 1.0 17.0 6.5 4.0 3.0 2.0 0.5 黑色59.0 6.0 0.5 13.0 6.0 4.0 3.0 2.0 6.0 0.5 上述玻璃成份在晶化热处理后所析出的主晶相是:β——硅灰石(β——CaO、SiO2)。 三、建筑微晶玻璃性能 建筑用微晶玻璃装饰面板材与天然大理石、花岗岩性能列表二(见下页)。 材料微晶玻璃大理石花岗岩 特性 机械性能抗弯强度①(Mpa) 40~50 5.7~15 8~15 抗压强度(Mpa) 341.3 67~100 100~200 抗冲击强度(Pa) 2452 2059 1961

聚苯胺空心管和空心微球的制备

超声辅助合成聚苯胺空心管及聚苯胺空心球 谭建雄徐沛思孙丰强 (华南师范大学化学与环境学院 , 广东广州510006) 摘要以水杨酸为“软模板”,超声辅助合成了聚苯胺空心管及聚苯胺空心球,通过扫描电子显微镜(SEM)主要考察了反应温度、超声及超声时间长短、初始反应温度、引发剂过硫酸铵的用量以及水的用量等对聚苯胺形貌的影响。结果表明超声及室温条件有利于聚苯胺空心管的形成;较高的初始反应温度对低温制备聚苯胺空心微球有利;室温制备聚苯胺空心微球时,引发剂过硫酸铵的用量以及水的用量是影响聚苯胺形貌的两个重要的因素。 关键词:超声,聚苯胺,空心管,空心球 1前言 材料的形貌和结构决定了它们的性能,所以具有不同寻常的复杂形貌和结构的聚合物材料引起人们的极大关注。聚合物空心球的空心结构使其具有容纳大量客体分子的能力,从而在传递控制、轻质填料、催化作用等领域上有很大的潜在应用[1]。 最近,导电聚合物的空心微球结构由于在微胶囊包覆、药物输送、人工细胞和生物活性成分保护(如蛋白质、酶和DNA等)等领域具有广阔的应用前景,而受到广泛的关注[2]。在众多的导电聚合物中,聚苯胺(PANI)具有原料易得、结构和性能可控、合成简便、环境稳定性好等特点,是当前最具应用前景的导电聚合物品种之一[3]。空心的导电聚合物微球和粒径相同的实心导电聚合物电导率几乎相同,且空心导电聚合物微球由于自己特殊的结构特点而具有更好的可加工性和电磁性能。将此种材料应用于雷达波吸收材料的研究中,可充分发挥出中空微球质量轻,电磁性能好的优点[4]。同时聚苯胺空心球的高比表面积、低渗透率和密度使其在微反应器、生物传感器、色素合成、能量储备上的潜在应用是独一无二的。 一维聚苯胺材料的化学合成方法有模板法(template method)、接种聚合法(seeding polymerization)、界面聚合(interfacial polymerization)、稀溶液聚合(dilute polymerization)[5]。 空心球结构的制备通常采用“模板法”(硬模板) [6],但是,由于模板的使用,模板必须通过溶解或者热分解除去,以便得到一个中空的内部。这使得制备过程变得繁琐复杂,并且在除去模板的过程中难免会造成空心球结构的损坏。廉价和环保的一步合成聚合物空心球方法是非常需要的。万梅香等[7]提出了一种“无模板”的方法制备导电聚合物微/纳米结构,以水杨酸为掺杂剂制备聚苯胺,

树脂性能对比以及玻璃纤维介绍

树脂性能介绍以及玻璃纤维简介 不饱和聚酯树脂 不饱和聚酯是不饱和二元羧酸(或酸酐)或它们和饱和二元羧酸(或酸酐)组成的混合酸和多元醇缩聚而成的,具有酯键和不饱和双键的线型高分子化合物。通常,聚酯化缩聚反应是在190~220℃进行,直至达到预期的酸值(或粘度)。在聚酯化缩反应结束后,趁热加入一定量的乙烯基单体,配成粘稠的液体,这样的聚合物溶液称之为不饱和聚酯树脂。 物理性质 1、相对密度在1.11~1.20左右,固化时体积收缩率较大 2、耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度都在50~60℃,一些耐热性好的树脂则可达120℃ 3、力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯曲、压缩等强度 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、稀碱的性能较好, 4、耐有机溶剂的性能差,同时,树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关的不同,可以有很大的差异。 5、介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。 化学性质 不饱和聚酯是具有多功能团的线型高分子化合物,在其骨架主链上具有聚酯链键和不饱和双键,而在大分子链两端各带有羧基和羟基。 乙烯基树脂 乙烯基树脂又称为环氧丙烯酸树脂,是60年代发展起来的一类新型树脂,其特点是聚合物中具有端基不饱和双键。 乙烯基树脂具有较好的综合性能:①由于不饱和双键位于聚合物分子链的端部,双键非常活泼,固化时不受空间障碍的影响,可在有机过氧化物引发下,通过相邻分子链间进行交联固化,也可和单体苯乙烯其聚固化;②树脂链中的R基团可以屏蔽酯键,提高酯键的耐化学性能和耐水解稳定性;③乙烯基树脂中,每单位相对分子质量中的酯键比普通不饱和聚酯中少35%~50%左右,这样就提高了该树脂在酸、碱溶液中的水解稳定性; ④树脂链上的仲羟基和玻璃纤维或其它纤维的浸润性和粘结性从而提高复合材料的强 度;⑤环氧树脂主链,它可以赋和乙烯基树脂韧性,分子主链中的醚键可使树脂具有优异的耐酸性。 环氧树脂 环氧树脂是泛指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物,除个别外,它们的相对分子质量都不高。环氧树脂的分子结构是以分子链中含有活泼的环 氧基团为其特征,环氧基团可以位于分子链的末端、中间或成环状结构。由于分子 结构中含有活泼的环氧基团,使它们可和多种类型的固化剂发生交联反应而形成不 溶、不熔的具有三向网状结构的高聚物。 环氧树脂的性能和特性 1、形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种使用对形式提出的要求,其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 2、固化方便。选用各种不同的固化剂,环氧树脂体系几乎可以在0~180℃温度范围内固化。 3、粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在,使其对各种物质具有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低,产生的内应力小,这也有助于提高粘附强度。 4、收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环氧基的

轻型PP玻璃纤维复合材料

轻型PP玻璃纤维复合材料 由聚丙烯纤维和玻璃纤维掺和的毛状物制成的一种轻型增强热塑性复合材料(LWRT)已由瑞士的QPC公司生产出来。由于具有膨松率高、透气性好以及成本低的特点而使其成为轻型GMT 复合材料的理想替代品。 瑞士Quardrant Plastics Composites (QPC)公司推出了一系列轻型的增强热塑性复合材料(LWRT),包括片材和预制坯料,商品名为Symalite。由于LWRT复合材料密度较小,其每单位重量产生的硬度要比传统的玻璃纤维毡增强热塑性(GMT)片材高,同时,这种材料与金属、GMT以及传统的PP和尼龙长纤维热塑性(LFT)复合物相比,具有可减轻重量、设计更灵活以及成本更低的优势,因此使其成为轻型GMT 复合材料的理想替代品。 据QPC公司介绍,通过采用低压成型技术,这种新型复合材料很容易粘附于织物、纱布、泡沫材料、干粉涂膜以及坚固的PP表面,因此可以很方便地进行模内装饰。此外,还可以利用一种粘附薄膜而使Symalite材料粘接在涂铝线圈的片材上,目前,QPC公司正在考虑将这种铝/塑层压制件用于制造汽车的车顶模塑件。 Symalite复合材料适合于制造汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖等。 新颖的生产工艺 通常,GMT 复合材料片材是由PP粉末和切碎的玻璃纤维复合而成。与GMT复合材料的制造工艺所不同的是,QPC公司的LWRT轻型复合材料是采用织物生产所用的干工艺技术来生成由PP和玻璃纤维掺和的毛状物。在连续生产过程中,该掺和毛状物被加热到高于PP 熔点的温度,再将其层压到粘接膜或纯PP膜的表面层,最后切成坯料。考虑到使用被切碎的过短的玻璃纤维模制零件时往往会发生树脂从纤维中分离的现象,因此该公司选用了长度为78mm的玻璃纤维以生成防止分离的3D基质。QPC公司声称,该工艺可使玻璃纤维很好地分布在PP中,同时也能很好地控制材料的膨松过程。 当片材遇热时会膨松扩展而使厚度达到原来的5倍,这是因为玻璃纤维由压缩状态的固结坯料中舒展开来所导致的。因此,QPC公司通过改变玻璃纤维的含量来调整片材的膨松度。一般,当玻璃纤维含量较高时,膨松度会增加,密度减小,从而使最终产品的比硬度(硬度与重量之比)升高。 在用Symalite坯料制作产品时,QPC公司采用了低压“热冲压”工艺。该工艺使用了一种双面型铝质板模具,据说,该模具的成本和研制周期都比钢质模具要少得多。使用这种模具以后,坯料在成型过程中只产生很小的变形,所生产出的最终制品在不同的壁厚处具有不同的强度,厚的地方通常是硬度很高,而薄的地方虽然硬度不高但抗拉强度却很高。 在德国,QPC公司能够生产出玻璃纤维含量为20%~60%的片材,目前玻璃纤维含量等级为40%~55%的产品已实现了商品化。其中,40%玻璃纤维含量的片材适合于制造车底屏蔽装置、承重板以及可开式车顶;55%玻璃纤维含量的片材适合于制造车顶内衬。以上这些层压制件的标准尺寸有22 in、30 in、45 in和90in(1in=25.4mm),当然也可以按照要求进行定制。 商业应用的成功 位于德国曼海姆市的Seeber AG公司用Symalite复合材料为BMW公司制造了车底屏蔽防护装置,这是该材料首次成功地实现了商业化应用。这种车底屏蔽防护装置是由4个玻璃纤维含量为40%的Symalite部件组成。由于它们是用未增强的PP膜从2个面层压而成的,因此其耐冲击、耐磨损以及防潮能力都得到了提高。与过去的GMT组件相比,其重量减轻了30%,阻力系数也得到了减小,而且这种产品还具有良好的消音功能。 据介绍,制造该装置的模具是一个包括4部分组件的多腔模具,该模具中带有一个可在

空心纳米微球的制备及研究进展

湖州师范学院2012—2013学年第一学期 《纳米材料结构与性能》期末考查试卷 学院生科院班级100926 学号43 姓名成绩 论文(共100分) 根据本课程所学内容,查找国内外相关文献,围绕纳米材料的结构特性、制备方法、应用前景等撰写一篇3000字以上的综述性论文。论文题目五选一:(1) 一维纳米阵列的生长及其研究进展;(2) 空心纳米球的制备及其研究进展; (3) 纳米太阳电池材料研究进展;(4) 纳米光催化材料研究进展;(5) 上转换纳米材料的合成及其光学性能。 通过广泛阅读中、英文的论文文献,结合国内外在所选论题方面的研究现状及发展前景,阐述自己对纳米材料及纳米科技的认识。 要求: (1)针对性强,严格围绕所选论题; (2)论文除正文外还应包含100字左右的中、英文的摘要300及3 -5个关键词; (3)参考文献部分文献数应不少于5篇; (4)论文格式严谨; 论文字数不少于3000字。

空心纳米球的制备及其研究进展 摘要:空心纳米球作为一种新的纳米结构,其特有的核——壳空心结构及纳米厚度的壳层使它具有许多优异的物理化学性能。因此其在医学、制药学、材料学、染料工业等领域具有良好的应用前景。本文综述了近年来空心纳米球制备的主要方法:模板法、微乳液聚合法、自组装法,以及几种最新方法的研究和开发的最新进展,重点阐述各法的制备方法和原理,并简评其优缺点和应用领域。最后展望了空心纳米球的发展前景。 关键词:空心纳米球、制备方法、研究进展 1引言 空心纳米球由于具有低密度、高比表面积、中空结构及特殊的力学性能,在催化材料、光电材料、磁性材料、生物医药材料及轻体材料等领域有重要的应用前景。由于纳米空心球材料的优异性能及广阔应用前景,其开发研究引起了人们的广泛关注,现已形成制备纳米空心球的多种方法,如模板法[6,13,14]、微乳液法[7,10,16]、自组装法[15]等,已制备出Fe O4[6],SiO2[13,14],ZnSe [16]等纳米空心球。 3 这些方法往往步骤较多,操作复杂,条件苛刻。因此,各大实验者积极创新,比如采用水热法与微乳法结合[2],模板法与溶胶—凝胶法的结合[12]等方法,甚至发明了电火花—超声复合加工法等其他新型制备法。 模板可以分为:conventional hard template,sacrificial template,soft template和template-free methods,那么微乳液法和胶束法可以归类于soft template。自组装法在一定程度上需要用到模板。因此本文将从模板法、自组装法两大类方法展开介绍,重点阐述各法的制备方法和原理,并总结近年来研究和开发的最新进展,简评其优缺点和应用领域。 2模板法 模板法是制备空心纳米球的重要方法,也是最常用的方法。如图1所示,先通过控制前驱体在模板表面沉积或反应,形成表面包覆层;然后用溶解、加热或

微晶玻璃生产工艺的设计说明

铁尾矿微晶玻璃生产工艺 1.微晶玻璃概述 微晶玻璃(CRYSTOE and NEOPARIES)又称微晶玉石或瓷玻璃。是综合玻璃,是一种外国刚刚开发的新型的建筑材料,它的学名叫做玻璃水晶。微晶玻璃和我们常见的玻璃看起来大不相同。它具有玻璃和瓷的双重特性,普通玻璃部的原子排列是没有规则的,这也是玻璃易碎的原因之一。而微晶玻璃象瓷一样,由晶体组成,也就是说,它的原子排列是有规律的。所以,微晶玻璃比瓷的亮度高,比玻璃韧性强。因其可用矿石、工业尾矿、冶金矿渣、粉煤灰、煤矸石等作为主要生产原料,且生产过程中无污染,产品本身无放射性污染,故又被称为环保产品或绿色材料。 微晶玻璃集中了玻璃、瓷及天然石材的三重优点,优於天石材和瓷,可用於建筑幕墙及室高档装饰,还可做机械上的结构材料,电子、电工上的绝缘材料,大规模集成电路的底板材料、微波炉耐热列器皿、化工与防腐材料和矿山耐磨材料等等。是具有发展前途的21世纪的新型材料。 2.利用铁尾矿制备微晶玻璃生产工艺 2.1生产原料及设备 生产原料包括:铁矿尾矿(铁尾矿)、方解石、氧化铝、菱镁矿、纯碱、硼酸、碳酸钡等。仪器设备采用LCT-2型差热分析仪、日立S-450扫描电镜、D/MAX-3C 型X衍射仪、EDAX一9100型能谱分析仪、KZJ5000- l型电动抗折仪等。 2.1.1铁尾矿形貌及成分 铁矿尾矿颜色呈青白色,粒度较细,颗粒小于40目,可以清晰观察到尾矿中含有的晶莹洁白的石英颗粒,尾矿中泥土含量较少,是理想砂质尾矿。该铁矿尾矿经扫描电镜观察及能谱分析,其尾矿形貌特征见图l,能谱图见图2,成分检测结果见表1。

图1 铁矿尾矿形貌特征图2 铁矿尾矿能谱图 表1铁矿尾矿的化学组成 % 2.1.2玻璃系统的确定 由表1可见其中主要成分有SiO2、Al2O3、Fe2O3,并且含有一定量的CaO、MgO、K2O、Na2O。该尾矿中的铁含量过高;在铁矿尾矿成分改性的研究,添加适量的CaO、MgO,使之形成CaO—MgO—Al2O3一SiO2系统玻璃。并且在玻璃成分中引入少量的BaO、B2O3,降低高温粘度,有助于降低熔化温度,并加人少量硫磺,使部分铁转化成硫化亚铁,有助于晶化。 2.2晶核剂 通过确定尾矿的CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃系统,晶核剂的选择应与基础玻璃系统密切相关。采用Cr2O3、TiO2做晶核剂。由于铬尖晶石的晶格常数为a0=8.086×10-10m,透辉石晶格常数a=9.73×10-10m,b=8.89×10-10m,c=5.25×10-10m,其a、b 值与铬尖晶石a0相匹配,易在熔体形成透辉石晶体;TiO2金红石晶格常数3c=8.88×10-10m与β-硅灰石a=7.94×10-10m比较接近,易在TiO2周围形成β-硅灰石。Cr2O3在CaO—MgO—Al2O3一SiO2玻璃中溶解度较低,不足以形成大量晶胚,其单独作为晶核剂效果不好;若同时引入TiO2晶核剂,可以更好地诱导硅灰石晶体产生,本工艺采用了复舍晶核剂.w(Cr2O3)=1.5%,w(Ti02)=2.5%。经过试验,最终摸索出一个铁矿尾矿添加量较多的微晶玻璃矿物配方和化学组成(见表2、3)。 表3 铁矿尾矿微晶玻璃化学成分 %

微晶玻璃

海南大学2012-2013学年度第2学期《功能材料学》论文 题目:微晶玻璃的光学应用 姓名: 学号: 20100607310014 学院:材料与化工学院 专业班级: 10理科实验班

微晶玻璃的光学应用 刘涛 20100607310014 摘要:微晶玻璃也叫做玻璃陶瓷,是玻璃经过晶化处理得到的部分结晶态的物质,它兼具玻璃和陶瓷的优良性质,比陶瓷的亮度高,比玻璃韧性强,因而广泛用于建筑、航天等各个领域。中国稀土资源丰富,由于稀土离子特殊的4f电子层结构使其具有许多优越的性能,目前稀土发光材料引起了全世界的广泛关注。微晶玻璃的高透过性和优越的机械性能使其能够做为稀土元素的良好基质,制成的稀土掺杂发光微晶玻璃广泛应用于荧光设备、激光、波导激光、上转换材料等领域,具有重要的现实意义。 关键词:微晶玻璃稀土元素光学应用 一、固体发光过程 发光是物体不经过热阶段而将其内部以某种方式吸收的能量直接转换为非平衡辐射的现象。当物质受到外界能量(如光照、外加电场或电子束轰击等)的激发后,吸收外界能量而处于激发态,它在跃迁返回基态的过程中,吸收的能量会通过光或热的形式释放出来,如果这部分能量以光的电磁波形式辐射出来,即为发光。图1所示即为发光的过程[1]: 图1:发光的过程示意图 激活剂A吸收激发光的能量被激发(EXC),由基态A变为激发态A*,然后又回到基态(R),并发出光(EM)[2]。 二、发光材料的应用及稀土掺杂微晶玻璃的优点

发光材料在人们日常生活中有着重要的应用,从照明、显像到医学、放射学等领域,无不存在着发光材料的身影。在发光材料的发展中,稀土掺杂的发光材料格外引人注目,由于稀土离子特殊的4f电子层结构,决定其具有许多优越的性能:物理化学性质稳定、耐高温、可承受大功率电子束、高能辐射和强紫外光的作用;荧光寿命宽泛,可以跨越纳秒到毫秒6个数量级;发光颜色度纯、转换效率高、发射波长分布区域宽等。这些优异的性能使得稀土发光材料广泛应用于荧光设备、激光、波导激光、上转换材料等领域[3]。 稀土掺杂的基质材料一般为晶体,也可以是非晶态玻璃材料,晶体和玻璃作为稀土掺杂发光材料的基质各有优缺点,发光玻璃保证了发光光材料的稳定性,但是与同组成的晶体材料相比,发光玻璃的发光强度弱,转换效率也比较低[4],而微晶玻璃作为一种晶态和非晶态共存的材料,兼具了晶体发光材料优异的发光性能及玻璃材料的优异特性,其内部晶相能够保持发光晶体材料原有的发光性能,其熔制时的液体状态亦能够保证其均匀性,微晶玻璃亦具有良好的稳定性及可加工性,具有重要的研究价值。 三、微晶玻璃的分类、制备及显微结构 1、微晶玻璃的分类 按照玻璃陶瓷的化学组成来讲,玻璃陶瓷分为四大类:硅酸盐玻璃陶瓷、铝硅酸盐玻璃陶瓷、氟硅酸盐玻璃陶瓷、磷酸盐玻璃陶瓷[12] 。 1.1 硅酸盐玻璃陶瓷 硅酸盐玻璃陶瓷主要是由碱金属和碱土金属两部分组成,主晶相为硅酸盐,晶相可以决定玻璃陶瓷的性能[13]。硅酸盐玻璃陶瓷可分为两种:光敏玻璃陶瓷和 矿渣玻璃陶瓷。光敏玻璃陶瓷是以二硅酸锂(Li 2Si 2 O 5 )为主晶相的,这种晶体是 一种骨架结构[14],形貌像树枝,因为它的晶体生长方向是沿某些晶面,或者晶格 方向。而矿渣玻璃陶瓷主晶相则为硅灰石(CaSiO 3)和透辉石[Ca Mg(SiO 3 ) 2 ]。透 辉石因为其结构的特殊性,比硅灰石更加耐磨,耐腐烛,强度也更高。 1.2 铝硅酸盐玻璃陶瓷 铝硅酸盐玻璃陶瓷包括Li 2O—Al 2 O 3 —SiO 2 系统、MgO—Al 2 O 3 —SiO 2 系统、Na 2 O

微晶玻璃简述

微晶玻璃简要概述 刘帅聪 (无机非金属材料工程1301班,湖南工学院材料与化学工程学院 湖南衡阳 421002) 摘要 微晶玻璃是通过基础玻璃或其它材料在加热过程中进行控制晶化而得到的一种中含有大量微晶体和玻璃体的复合固体材料。由于其机械强度高、热膨胀性可调、抗热震性好、耐化学腐蚀、介电损耗低、电绝缘性好等优越的综合性能,已在许多领域得到广泛的应用。 关键词微晶玻璃特点制备工艺应用发展 Brief Introduction of Glass - Ceramics Shuai Cong Liu (Inorganic Nonmetallic Materials Engineering1301class,Hunan Institute of TechnologyDepartment of Material and Chemical Engineering Hunan Hengyang 421002) Abstract: Crystalline glass is a composite solid material containing a large amount of microcrystals and vitreous bodies obtained by controlling crystallization during the heating process by the base glass or other materials. Because of its high mechanical strength, adjustable thermal expansion, good thermal shock resistance, chemical resistance, low dielectric loss, good electrical insulation properties such as superior performance, has been widely used in many fields. Key words: glass - ceramics, characteristics, preparation technology, application development

环氧树脂复合材料的分类组成特性以及应用

环氧树脂复合材料的分类组成特性以及应用 日期: 2008-03-03 复合材料是由基体材料和增强材料复合而成的多相体系固体材料。它充分发挥了各组分材料的特点和潜在能力,通过各组分的合理匹配和协同作用,呈现出原来单一材料(均质材料、单相材料)所不具有的优异的新性能,从而达到对材料某些性能的综合要求。复合材料的出现在材料发展史上具有划时代的意义。受到国内外的极大重视。其发展之迅猛在历史上是空前的。已在工业、农业、交通、军事、科学技术和人民生活等各个领域广为应用。尤其是在航空、航天等尖端技领域中已成为不可缺少的重要的结构材料。无怪乎有人认为21世纪将进入“复合材料时代”。 热固性树脂基复合材料是目前研究得最多、应用得最广的一种复合材料。它具有质量轻、强度高、模量大、耐腐蚀性好、电性能优异、原料来源广泛,加工成型简便、生产效率高等特点,并具有材料可设计性以及其他一些特殊性能,如减振、消音、透电磁波、隐身、耐烧蚀等特性,已成为国民经济、国防建设和科技发展中无法取代的重要材料。在热固性树脂基复合材料中使用最多的树脂仍然是酚醛树脂、不饱和聚酪树脂和环氧树脂这三大热固性树脂。这三种树脂阶性能各有特点:酚醛树脂的耐热性较高、耐酸性好、固化速度快,但较脆、需高压成型;不饱和聚酪树脂的工艺性好、价格最低,但性能较差;环氧树脂的粘结强度和内聚强度高,耐腐蚀性及介电性能优异,综合性能最好,但价格较贵。因此,在实际工程中环氧树脂复合材料多用于对使用性能要求高的场合,如用作结构材料、耐腐蚀材料、电绝缘材料及透波材料等。 1、环氯树脂复合材料的分类 环氧树脂复合材料(简称环氧复合材料,也有人称为环氧增强塑料)的品种很多,其名称、含义和分类方法也没有完全统一,但大体上讲可按以下方法分类。 (1)按用途可分为环氧结构复合材料、环氧功能复合材料和环氧功能型结构复合材料。结构复合材料是通过组成材料力学性能的复合,使之能用作受力结构材料,并能按受力情况设计和制造材料,以达到材料性能册格比的最佳状态。功能复合材料是通过组成材料其他性能(如光、电、热、耐腐蚀等)的复合,以得到具有某种理想功能的材料。例如环氧树脂覆铜板、环氧树脂电子塑封料、雷达罩等。需要指出的是,无论使用的是材料的哪一种功能性,都必须具有必要的力学性能,否则再好的功能材料也没有实用性。已有些功能材料同时还要有很高的强度,如高压绝缘子芯棒,要求绝缘性和强度都很高,是一种绝缘性结构复合材料。 (2)按成型压力可分为高压成型材料(成型压力5—30MPa),如环氧工程塑料及

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