玻纤增强复合材料在厦门地区自然老化及寿命预测研究

目的 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂的自然老化机理,预估该复合材料在厦门地区的使用寿命。方法 研究玻璃纤维增强不饱和聚酯树脂在厦门近海地区大气暴露、海水飞溅、海水全浸等3种方式下,自然老化3 a的表面形貌变化和力学性能变化规律。通过扫描电子显微镜、红外光谱仪观察试样的微观结构,解释老化机理。运用线性回归方程对该复合材料的使用寿命进行预测。结果 获得了该复合材料的拉伸强度和弯曲强度等力学性能在老化过程中的变化规律,得到了大气暴露方式下试样的线性回归方程,计算得到弯曲强度下降到75%时的使用寿命。结论 该复合材料在大气暴露方式下的自然老化程度最大,在海水全浸方式下的自然老化程度最小。在老化过程中,主要是复合材料表面的不饱和聚酯树脂老化、脱离。以弯曲强度下降到75%为失效指标,计算得出复合材料的寿命为93.3个月。     

装甲防护衬层及相关材料研究进展

综述了装甲防护衬层的技术应用现状,从防辐射、抗弹、防破片等方面分析了相关防护机理,着重总结了玻璃纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、聚苯并双噁唑纤维(PBO)以及混杂纤维复合材料等的研究进展,最后指出了未来该领域的研究重点。     

伪装遮障材料耐老化性能与机理分析

目的 研究伪装遮障材料在实用期的老化机理,获悉伪装遮障材料失效的主要环境因素。方法 通过分析伪装遮障材料在自然环境和实验室单因素环境中的性能变化,得出影响伪装遮障材料老化失效的主要因素。采用扫描电子显微镜、红外光谱仪、X射线光电子能谱仪表征材料的微观形貌、化学结构和化学成分变化,解释伪装遮障材料的老化机理。结果 获得了在不同自然环境、实验室单因素环境下,伪装遮障材料颜色外观和力学性能的变化规律,得到了伪装遮障材料在老化过程中发生的微观形貌、化学结构和化学成分变化。结论 伪装遮障材料在西双版纳自然环境下的老化程度最大,在济南自然环境下的老化程度最小。光照是导致伪装遮障材料颜色外观及力学性能降低的主要因素。老化过程中,主要是材料表面的聚氨酯发生老化、脱落,导致材料的力学性能下降。伪装遮障材料破坏时,纤维有2种失效形式,一种是纤维脱黏、直接断裂;另一种是纤维脱黏,拔出,或者拔出过程中断裂。     

海工高强钢在海水中应力腐蚀研究进展

从高强钢材料的合金成分、金相组织、加工工艺、残余应力以及海水温度、Cl^－浓度、pH值等环境条件和腐蚀程度等方面总结了高强钢应力腐蚀的影响因素。结合高强钢的使用环境和力学特点,简述了高强钢的应力腐蚀开裂机理,包括氢致开裂理论、阳极溶解理论、腐蚀产物楔入理论、应力吸附破裂理论等。针对高强钢在海洋环境中的应力腐蚀问题,分别从组织成分优化、表面处理和阴极保护等方面论述了应力腐蚀防护方法。最后,展望了应力腐蚀机理与防护的发展方向。     

橡胶材料加速老化研究现状及发展趋势

论述了橡胶材料实验室热空气、臭氧、光老化等几种较为常用的人工加速老化试验研究现状,综述了热、氧、臭氧、光照等因素造成橡胶材料老化的作用机理及影响,总结了关于橡胶材料加速老化研究存在的问题和不足,以及今后研究可能的发展趋势。     

典型舰船用金属材料腐蚀与防护研究进展

针对舰船用金属材料在复杂海洋环境下存在的腐蚀问题,概述了舰船用金属材料腐蚀与防护的相关研究进展。介绍了合金钢、铜合金、钛合金和铝合金这些典型舰船用金属材料的常用类型和使用场所,阐述了舰船用金属材料所处不同海洋区带内的腐蚀环境特征,以及点蚀、缝隙腐蚀、电偶腐蚀、微生物腐蚀和应力腐蚀开裂等舰船用金属材料常发生的腐蚀类型。综述了目前对舰船用金属材料腐蚀防护采取的措施,重点关注了表面涂镀层和改性技术的研究进展。最后,提出了舰船用金属材料腐蚀防护未来的研究方向,需从加强腐蚀机理研究、建立腐蚀数据库和发展新型表面腐蚀防护技术3方面入手。     

热空气作用下FM-2D橡胶材料老化本构模型研究

目的 建立热空气作用下氟醚-2D(FM-2D)橡胶材料的老化本构模型,形成老化作用下橡胶材料力学响应分析方法,为准确评估橡胶密封件使用寿命提供依据。方法 探究热空气作用下FM-2D橡胶材料老化机理,基于连续介质有限变形理论框架,采用热力学耗散势函数法,引入橡胶老化过程的势能函数,据此建立考虑橡胶材料老化的超弹性本构模型,基于橡胶老化试验,完成本构模型参数标定,实现老化作用下橡胶力学响应的预测。结果 建立了热空气作用下橡胶材料的老化本构模型,依据老化试验数据标定模型参数,分析了热空气作用下橡胶材料本构模型的可靠性。结论 建立的热空气作用下橡胶材料的老化本构模型可准确预测橡胶随老化时间演变的力学响应,有效模拟了橡胶材料的老化过程。     

原子氧作用下聚合物薄膜材料表面形貌变化研究综述

原子氧作用造成航天器用聚合物薄膜的表面形貌发生显著变化,服役性能下降。基于此,从试验和仿真2个方面对相关研究进行了综述,总结了聚酰亚胺薄膜粗糙度及透过率随原子氧通量的变化,发现随累积通量增加,薄膜表面粗糙度增大,造成其透过率下降,但变化规律仍不清楚。对改性聚酰亚胺薄膜、其他聚合物薄膜及空间环境协合效应下聚合物薄膜的形貌变化进行了分析,分析了原子氧与聚合物材料作用仿真方法,对原子氧掏蚀形貌仿真结果进行了总结,指出了聚合物薄膜形貌变化机理研究中的关键科学问题。     

树脂基复合材料模拟海洋环境长期老化及失效行为

目的 实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测。方法 选取玻璃纤维增强不饱和聚酯(GF/197S)与玻璃纤维增强乙烯基脂(GF/905-2)2种树脂基轻质复合材料,开展模拟海洋环境实验室盐雾、湿热和盐水浸泡环境9 600 h的加速老化试验。基于4种力学性能(拉伸强度、弯曲强度、压缩强度及层间剪切强度)开展材料老化行为规律研究,利用傅里叶变换衰减全反射红外光谱(ATR-FTIR)对树脂基体在3种加速老化环境中的分子链段与官能团变化情况进行分析,得到基体树脂的老化机理。利用外观、超声扫描成像、SEM分析树脂纤维界面的变化情况,明确树脂/纤维界面的失效模式。利用差示扫描量热分析(DSC)与热重分析(TG)分析3种加速老化方式对玻璃纤维增强树脂复合材料(GFRPC)的玻璃化转变温度(tg)与热质量损失的影响。结果 3种老化方式对树脂基体的老化影响顺序依次为70 ℃/95%RH湿热、35 ℃盐雾、常温盐水浸泡。结论 得到了先进轻质树脂基复合材料的模拟海洋环境老化行为、失效模式以及树脂基体的老化机理,为实现高性能树脂基复合材料的环境适应性评价和使用寿命预测奠定了基础。     

环氧云铁/丙烯酸涂层户外暴露试验与实验室综合加速试验的相关性研究

目的 研究有机涂层在拉萨试验站户外暴露试验与多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验条件下的相关性。方法 以环氧云铁/丙烯酸有机涂层为研究对象,通过开展户外暴露试验和实验室综合模拟加速试验,利用光泽计和色差仪等分析设备,获得用于表征涂层老化性能的色差和失光率变化规律,比较涂层体系在2种试验条件下老化程度。采用ATR-FTIR、EIS等方法研究涂层分子结构变化和不同环境条件对涂层防腐性能的影响,并分析涂层的降解机理。采用Spearman秩相关系数(rhos)法计算涂层体系在2种环境下的相关性。结果 与户外暴露试验12个月相比,综合模拟加速试验60 d,环氧云铁/丙烯酸有机涂层的色差和失光率基本一致,其色差的相关性为0.771 4,失光率的相关性为0.828 6。结论 与拉萨试验站户外暴露试验相比较,环氧云铁/丙烯酸涂层体系在综合加速试验后的色差、失光率、红外光谱、电化学阻抗等关键性能参数变化趋势基本一致,老化机理基本相同。多因素综合高原高寒气候环境模拟加速试验装置能够综合模拟高原高寒气候环境下阳辐射、气压、温度和湿度等环境因素,具有较好的模拟性和相关性。     

环氧树脂体系功能化研究进展

简述了环氧树脂的优异性能,对国内外环氧树脂作为灌浆材料、环氧防辐射材料、金属防腐材料、环氧树脂防火材料、环氧树脂粘结材料和环氧绝缘材料等6种类型的功能化材料研究现状进行了分类总结和详细分析。在此基础上,指出了目前环氧树脂体系功能化研究存在的问题,最后展望了未来环氧树脂功能化研究的发展方向。     

梯度化环氧涂层的制备与结构研究

目的提高环氧涂层的耐候性能,简化多层涂层体系的施工工艺。方法以氨基官能团硅树脂和聚酰胺为固化剂,共同固化环氧树脂,利用硅树脂中聚硅氧烷链段的表面迁移特性,制备得到一种聚硅氧烷/环氧梯度化层,探讨制备过程中硅树脂的用量和所用溶剂对涂层组成和结构的影响规律,采用扫描电镜-X射线能谱(SEM-EDS)、红外光谱(FTIR)、水接触角等方法对涂层结构进行表征。结果选用氨基官能团硅树脂与聚酰胺质量配比为2:8、二甲苯和正丁醇质量配比为1:1作为溶剂,得到的复合涂层表面富集聚硅氧烷链,同时底面含大量聚酰胺链段,具有链段分布的梯度化的结构。该梯度化清漆涂层经960 h盐雾老化后,无起泡、开裂、锈蚀等现象发生,具有优良防腐性能;经960 h人工加速紫外老化,失光率与色差仅为1%和8.9%,耐候性能优于常规环氧涂层。结论通过氨基官能团硅树脂和聚酰胺共固化,使环氧涂层表面富集聚硅氧烷链段,形成梯度化结构,具有耐候、防腐一体化的功能。     

环境因素对硅烷环氧杂化树脂涂层/LY12铝合金间附着力时效性的影响分析

目的研究不同环境因素对硅烷环氧杂化树脂涂层/LY12铝合金间附着力时效性的影响规律。方法制备涂层厚度为30μm的样板,采用拉拔测试仪测试不同环境因素(温度、湿度及酸碱溶液)、不同时间段下涂层/基体间的附着力值,研究环境因素对该涂层/基体间附着力时效性的影响。结果低温或高温环境下,涂层暴露时间越长,其附着力下降程度越大;在湿热环境下,随着试验周期的增加,涂层的附着力明显削弱;酸碱溶液对于涂层体系破坏较为严重。结论环境因素对于硅烷环氧杂化树脂涂层/LY12铝合金间附着力的影响时效性,较为严重的是高低温、酸盐溶液。     

耐高温防腐涂料的研制

采用分子量适中的环氧树脂对反应性有机硅低聚物进行共聚改性,充分利用有机硅树脂的耐高温性和环氧树脂的防腐性及高附着力。以此共聚物为成膜物,再采用合适的固化剂,添加适当的颜填料配成涂料。结果表明,在与适当的底漆配合使用下,该涂料具有优异的耐高温性及防腐蚀性能。     

环氧固化剂及其应用与发展

介绍了环氧固化剂的分类,包括显在型与潜伏型两大类,显在型主要有胺类、酸酐类、合成树脂类以及硫醇类,潜伏型以双氰胺和咪唑类为主。详细论述了各种环氧固化剂的优缺点,胺类可室温固化,酸酐类综合性能优异,合成树脂类与硫醇类分别具有耐化学性能与防腐性能。简述了多元胺类、叔胺类与咪唑类固化剂及固化机理,即通过固化剂中的活性原子进攻环氧基,开环加成形成交联结构并赋予环氧树脂性能。最后叙述了各类固化剂在胶黏剂与涂料中的应用,并展望了其在耐热性能、力学性能、绿色环保方面的发展趋势。     

树脂及其复合材料在导弹中的失效机理

首先明晰了环氧树脂、聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂化学结构与性能之间的内在关系,详细总结了上述树脂及其复合材料在飞行器中的应用情况、存在的主要问题以及改进方向。结合实际应用场景,基于自由基反应机理和扩散理论,重点阐述了环境条件（如温度、湿度、氧气含量、光照）等因素对材料老化以及性能退化的影响机制。从材料的化学结构和物理性能2个层面,结合仪器表征和分子模拟,全面介绍了导弹用复合材料失效的检测与评价方法以及各自优缺点。最后,展望了导弹用树脂及其复合材料性能改进的主要方法、失效机理的有效研究手段。     

机载电子设备灌封材料在西沙环境下的耐老化性研究

目的考察机载电子设备常用灌封材料在西沙环境下的耐老化性能。方法开展西沙海洋环境下4种灌封材料的棚下暴露实验,暴晒实验时间为3年,分别通过测试表面电阻、体积电阻、介电常数、损耗角正切等手段研究其老化特点。结果 267有机硅、DC160有机硅两类样品外观未出现明显变化,且介电常数、损耗角正切、表面电阻、体积电阻均变化较小,112FR环氧树脂、8836聚氨酯两类样品出现变色、产生针孔起泡等现象,介电常数、损耗角正切、表面电阻和体积电阻均变化幅度较大。结论在机载电子设备选用绝缘灌封材料时,可优先选用267有机硅、DC160有机硅这两类灌封材料,112FR环氧树脂和8836聚氨酯谨慎选用。     

基体表面状态对硅烷环氧杂化树脂涂层/2024铝合金间附着力影响

目的研究不同表面状态对硅烷环氧杂化树脂涂层/2024铝合金间附着力影响规律。方法结合硅烷环氧杂化树脂涂层的综合性能与实际应用情况,选取4种常见的预处理方式来改变基体表面状态,采用拉拔测试仪测试不同基体表面状态(基体表面p H值、基体表面粗糙度、基体表面能),涂层/基体间的附着力值,研究基体表面状态对该涂层/基体间附着力的影响关系。结果基体表面状体影响涂层附着力的根本原因是基体表面能、基体表面p H值和基体表面粗糙度。结论对于硅烷环氧杂化树脂涂层,其表面处理方式可用热碱清洗方法代替传统铬酸盐钝化;当硅烷环氧杂化树脂涂层喷涂厚度为30μm时,将铝合金基体表面粗糙度控制在Ra=4.75μm左右,可保证涂层有好的附着性,附着力值为8.84 MPa。     

HTPB复合固体推进剂老化研究进展

综述了HTPB推进剂在老化试验和表征方法、老化机理、模型构建和寿命预测方面的国内外研究现状,通过对国内外的HTPB推进剂研究历程进行对比,分析了与国外研究整体趋势的差异。从检索文献来看,与国外研究进展相比,国内研究整体上具有起步晚、发展快的特点。在此基础上,展望了今后的研究方向,包括多因素耦合的老化机理探究、老化快速评价、先进监测手段、寿命预测模型优化以及防老化等方面,以期为HTPB推进剂的老化研究提供更多参考。