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特高压设备用增强型环氧树脂体系开发与应用关键技术
芳纶基环氧树脂开发与应用 1、技术分析 低粘度液体芳纶基环氧树脂,既保留芳纶纤维的骨架结构又引入环氧基团,还引入柔性的醚键,与芳纶纤维及环氧树脂的相容性均较好,起到桥梁作用,可在不破坏芳纶纤维本体结构情况下,解决了芳纶纤维与环氧树脂基体间界面粘结性问题,同时也能增加环氧树脂基体的韧性;不改变现有复合材料生产工艺,可操作性强,可实现工业化大规模生产,具有非常强的国内外竞争力及产业化应用前景。 2、应用范围及目前应用状态 特种环氧树脂复合材料相比于金属材料,具有轻质、耐磨损的性能优势,用于大型客机、商务飞机、固体火箭发动机壳体和卫星等结构部件,可有效减轻机身自重,节约飞机燃料的使用。在新一代通信技术方面,芳纶可增加光缆的刚性和强度,广泛应用于室内外光纤和电力缆的增强件,对推动我国新一代通信技术的发展起到重要作用。在电子电器相关领域,日本松下电器公司在浸渗高耐热的环氧树脂固化芳纶无纺布上贴合铜箔而制成印刷线路基板。特种环氧树脂复合材料兼具优异的电绝缘和耐热性能等优点,可作为耐高温绝缘材料应用于电动机、变压器、电抗器等电力设备中,同时因其优异的力学性能也可用于绝缘拉杆及绝缘支撑器件。 目前应用状态:完成芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究,探索了芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料之间的界面性能的影响。 (1)芳纶基环氧树脂增强E-51固化物应用研究 选择环氧值为最大条件下制备的芳纶基环氧树脂,将芳纶基环氧树脂添加量分别为 E-51质量分数的2.5%、5%、7.5%与 E-51 混合后,经二乙烯三胺固化,根据国标制得标准样条,样条如图1所示。 (a)拉伸样条      (b)弯曲、耐冲击样条图1  固化样条 表1 掺入百分比的2号样品的固化物力学性能 2号样品掺入量 /% 拉伸强度 /MPa 断裂伸长率 /% 弯曲强度 /MPa 冲击强度 kJ/m2 0 31.55 1.65 107.08 5.42 2.5 60.08 3.11 96.04 7.96 5 68.94 3.96 128.65 11.25 7.5 44.64 2.54 97.07 11.34 如表1所示,掺入量的增加,固化物拉伸强度、断裂伸长率和弯曲强度均呈现先增后减趋势,在E-51中添加5%时,弯曲强度略有提高,拉伸强度提高2.2倍,断裂伸长率提高2.4倍,抗冲击强度提高2.1倍。主要是因为芳纶基环氧树脂液体本身具有刚性苯环,同时也含有柔性的烷基侧链,并以环氧基封端,提高了与树脂基体的相容性,将刚性结构交联到体系当中,提高了体系的力学强度,因此掺入芳纶基环氧树脂液体后拉伸强度和断裂伸长率均提高了。而冲击强度保持上升趋势,掺入量超过5%后基本不再发生变化。 (2)芳纶基环氧树脂对芳纶织物-环氧树脂复合材料制备 取一定量环氧树脂,常温下加入一定比例的芳纶基环氧树脂,再将固化剂(DEDDM)加入到上述混合物中(胺值与环氧值等当量),搅拌均匀后,再按真空干燥箱中,抽真空30min。采用手糊法制备芳纶织物/环氧树脂复合材料,铺好后盖上离型纸放入80℃压机中加压,使树脂与芳纶纤维布浸渍,将平板硫化机升温至140℃,将脱模布和离型纸放入,铺厚3mm放在模具中,将140℃/1MPa下保压15min,再将压力升至10MPa,保温固化2.5h,冷却至室温开模,如图2所示。 图2  芳纶织物-环氧树脂复合材料 3、前景及经济社会效益分析 本项目根据芳纶纤维和环氧树脂的结构特点,设计和制备一种具有“两亲结构”的新型芳纶基环氧树脂。该树脂具有芳纶的骨架结构和环氧丙烷的侧链。分子中的芳纶骨架部分与芳纶织物纤维的结构相同,有利于两者之间的互相亲和。而芳纶基环氧树脂分子中的环氧基团与环氧树脂的结构具有相似性,与环氧树脂具有很好的相容性。芳纶基环氧树脂能广泛应用于电缆增强、防弹背心、运动织物、登山绳、防割手套和绝缘纸产品中,带动更多收益效应。 蓖麻油基环氧树脂开发与应用 1.研究背景及意义 目前我国已是世界上塑料制品生产和消费最大的国家,环氧树脂具有优异的粘接强度,良好的介电性能,制品尺寸稳定性好、硬度高、柔韧性较好、对碱及大部分溶剂稳定,是一种常见的应用非常广泛的热固性树脂塑料,目前全球环氧树脂年产量达到250万吨左右,需求量巨大。其中双酚A型环氧树脂用量最广泛,占环氧树脂总量的85%以上,67%以上的双酚A型环氧树脂则依赖于石化资源,同时其存在着毒性问题。 目前,国内外对于生物基热固性树脂的研究相对越来越热,其中,植物油以其来源广、产量大、价格低的优势,而备受广泛研究,目前有关植物油基增塑剂和环氧树脂的研究主要包括大豆油基、桐油基、蓖麻油基、甘油基、松香基等。 蓖麻是世界十大油料和四大不可食用油料作物之一,我国是世界上栽培蓖麻和生产蓖麻籽的主要国家之一,种植面积和产量曾一度跃居世界第一,蓖麻油是重要的化工原料,称作“土地里种出的石油”。 蓖麻油的基本结构: 羟基平均官能度约2.7,羟值为156~165 mg/g,碘值80~90 g/100g,皂化值为170~190 mg/g。 2.技术路线 (1)环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成(ECOGE) 环氧蓖麻油缩水甘油醚的合成采用液体酸多相催化法,其原理是有机酸被过氧化氢预氧化为过氧化有机酸,再将蓖麻油缩水甘油醚氧化为环氧蓖麻油缩水甘油醚,反应原理如下式所示。 (2)蓖麻油多元醇的合成(COP) 选择不同催化反应体系,使用甲醇、乙醇、丙烯醇、苯酚、苯甲酸、丙烯酸等不同柔性、刚性基团对环氧蓖麻油环氧基团进行开环加成,增加分子中羟基,制备蓖麻油多元醇,为下一步蓖麻油多缩水甘油醚制备提供基础。此反应过程中,酸催化体系下发生亲电加成反应,碱催化体系下发生亲核加成反应,在开环过程中,注意避免酯键发生水解或者酯交换反应。 (3)蓖麻油多缩水甘油醚的合成(COPGE) 将上述蓖麻油多元醇与环氧氯丙烷反应,生成蓖麻油多缩水甘油醚,此反应有两种方法合成,一种是羟基与环氧氯丙烷发生开环闭环两步反应,最终生成缩水甘油醚;第二种方法是羟基和环氧氯丙烷直接一步法制得缩水甘油醚,但是环氧氯丙烷用量大。 3 蓖麻油基环氧树脂的结构与性能参数 (1)蓖麻油三缩水甘油醚(XY966) 环氧值:0.15~0.25 eq/100g 粘度(25℃):150~450mPa·s (2)氢化蓖麻油三缩水甘油醚(HCOGE) 环氧值 : 0.18 eq/100g 粘度(25℃) : 850 mPa·s (3)环氧蓖麻油三缩水甘油醚(ECOGE) 环氧值 :0.38 mol/100g 粘度(25℃) :650 mPa·s  (4)苯氧基蓖麻油多缩水甘油醚(POCOGE) 环氧值:0.24 eq/100g; 粘度(25℃) :950 mPa·s (4)苯酚-蓖麻油基多缩水甘油醚(PCOGE) 环氧值: 0.24 eq/100g; 粘度(25℃) : 1550 mPa·s (5)蓖麻油九缩水甘油醚( CONGE ) 环氧值:0.31 eq/100g, 粘度(25℃) :6050 mPa·s 3.本项目的特色与创新之处 (1)项目特色 1)本研究所采用的原料蓖麻油是植物基可再生资源,所合成的蓖麻油基环氧树脂是低毒环保可降解物质; 2)本研究采用酰化和环氧化反应,分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油,和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂; 3)本研究以柔性的蓖麻油为原料,引入刚性基团,合成一系列柔性和刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂。 (2)项目创新之处 1)研究采用酰化和环氧化反应,分别制得具有很好柔韧性的环氧乙酰蓖麻油,和具有很好刚性的环氧苯甲酰蓖麻油两种增塑剂,反应步骤少,处理简单。其中环氧乙酰蓖麻油拉伸效率高于DOTP,而环氧苯甲酰蓖麻油的拉伸强度和断裂伸长率均高于DOTP,可应用于刚性需求高的场合; 2)本研究将蓖麻油碳碳双键环氧化后开环,后与环氧氯丙烷反应制得高环氧值的蓖麻油基环氧树脂,提高了固化物的交联密度,提高了环氧树脂的拉伸、弯曲等性能。 3)本研究在柔性的蓖麻油分子链中引入刚性基团,解决了蓖麻油基合成一系列刚柔兼备蓖麻油基环氧树脂,赋予环氧树脂配方良好的柔性、抗冲击性和耐热冲击性能。
南京林业大学 2021-05-10
铝熔体自生Al2O3-铁铝原位复相增强行为
研发阶段/n内容简介:采用原粉或中间合金直接在铝熔体中原位反应生成复合增强相的办法熔炼复合材料,分别在不同压力状态下(自重状态、100吨液压机上和1.5KW超声波发生器中)和约束状态下(将三维金属网预置于金属型中)凝固,在不同的工艺控制条件下(温度、压力、时间等),研究凝固组织中三维立体金属网、Al2O3、铁铝系金属化合物的形态及其微界面传热和传质规律,并通过不同的热处理工艺研究三维立体金属网络、自生弥散质点Al2O3、铁铝金属间化合物对金属基体复相强化特点。从而获得了具有高强度、高韧性、高模量、耐
湖北工业大学 2021-01-12
一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
一种高熵合金颗粒增强铝基复合材料及其制备方法,属于复合 材料制备领域,解决现有金属基增强相所存在的自身脆性以及烧结温 度受限,影响材料致密化,难以实现复合材料强度和塑性同时提高的 问题。本发明的铝基复合材料,由基体相与增强相通过球磨混合及烧 结成型构成,基体相铝和增强相高熵合金颗粒 AlCoCrFeNiTi0.5 的体 积比为 1∶4~1∶9。所述高熵合金颗粒增强铝基复合材料的制备方法, 包括制备高熵合金铸锭步骤、制备高熵合金粉末步骤、制备复合粉末 步骤和烧结成型步骤。本发明工艺简单、能耗和成本均比较低、易于 在生产中实现,所制备的高熵合金颗粒增强铝基复合材料的拉伸强度 提高了 32.4~90.1%,延伸率提高了 29.6~52.0%,提高了铝基复合材 料的综合性能。
华中科技大学 2021-04-13
颗粒增强 Al2O3+SiC/铸铁基表面复合烧结机篦条
炉篦条是炼铁厂烧结机的关键部件之一,其工作温度经常高达 900℃以上。烧结机在完成铁精粉的烧结并将烧结矿卸掉在回车道上运行时,炉篦条受到急剧的冷却作用,同时承受着烧结矿的撞击、腐蚀和高温磨损。在反复循环作用之后,其表面逐渐氧化、开裂、塌陷和弯曲变形而损坏。目前,我国炼铁厂烧结机炉篦条消耗量大,平均使用寿命为 3-5个月。因此,提高烧结机炉篦条的使用寿命和降低烧结矿的生产成本成为当前亟待解决的一大难题。Al2O3+SiC 颗粒增强铸铁基表面复合烧结机篦条是新近开发出的一种颗
江苏大学 2021-04-14
一种纳米压印制备柔性透明表面增强拉曼散射基底的方法
本发明专利公开了一种柔性透明表面增强拉曼散射基底的制备 方法。该方法结合了多孔氧化铝模板与纳米压印技术。首先,利用阳 极氧化方法制备了多孔氧化铝模板;然后,在多孔氧化铝模板上沉积 贵金属纳米颗粒;最后,利用纳米压印技术将多孔氧化铝模板的纳米 结构和贵金属纳米颗粒转移到聚合物薄膜上,得到一种柔性透明的表 面增强拉曼散射基底。基底具有优异透明性、柔性、均匀性及高灵敏 度,可以应用在瓜果蔬菜表面农药残留的原位探测、水溶液中
华中科技大学 2021-04-14
一种 Android 应用程序第三方代码的安全增强方法
本发明公开了一种 Android 应用程序第三方代码的安全增强方 法,包括:在应用程序进程内利用系统异常堆栈数据获取涉及用户隐 私数据的调用链,系统根据调用链信息获取发起调用的主体信息,利 用进程间通信机制将调用发起者的主体信息发送到系统访问控制评估 引擎,评估引擎根据主体信息与第三方代码包列表判断调用来源,根 据调用来源执行相应的用户策略,根据用户选择与应用程序权限实施 该次调用的权限评估,将评估结果进行缓存,根据
华中科技大学 2021-04-14
一种纳米压印制备柔性透明表面增强拉曼散射基底的方法
本发明专利公开了一种柔性透明表面增强拉曼散射基底的制备 方法。该方法结合了多孔氧化铝模板与纳米压印技术。首先,利用阳 极氧化方法制备了多孔氧化铝模板;然后,在多孔氧化铝模板上沉积 贵金属纳米颗粒;最后,利用纳米压印技术将多孔氧化铝模板的纳米 结构和贵金属纳米颗粒转移到聚合物薄膜上,得到一种柔性透明的表 面增强拉曼散射基底。基底具有优异透明性、柔性、均匀性及高灵敏 度,可以应用在瓜果蔬菜表面农药残留的原位探测、水溶液中
华中科技大学 2021-04-14
一种免疫抑制剂 FR901483 中间体及其合成方法
排异反应是异体组织进入有免疫活性宿主的不可避免的难题。一般在人体器官移植手术后,病人的免疫系统会很快识别出外来的新器官,并对新器官有强烈的排斥作用,这种排异现象是导致器官移植手术彻底失败的主要原因之一,严重时会使病人不丧失生命。为解决器官移植的排异问题,出现了免疫抑制剂的概念。目前临床常用的免疫抑制剂有环孢素 A(CsA)、他克莫司(tacrolimus, FK506)、雷帕霉素(Rapamycin,简称 RAPA)等,但这几种都有较大的副作用,所以寻求在临床上高活性、低毒的新型免疫抑制剂很有必要。
兰州大学 2021-04-14
用于检测莱克多巴胺的单克隆抗体及酶联免疫技术与试剂盒
该项目研究了一种能识别莱克多巴胺的单克隆抗体,所述单克隆抗体是由杂交瘤细胞Rac所分泌的,该杂交瘤细胞保藏在中国典型培养物保藏中心,保藏号为CCTCC NO:C201186。还研究了用于检测莱克多巴胺的酶联免疫技术和试剂盒及其在莱克多巴胺检测中的应用。 该项目属于检测分析和免疫学技术领域,与现有技术相比,该项目制备的单克隆抗体能够特异性识别莱克多巴胺,酶联免疫方法及试剂盒能检测更低浓度的莱克多巴胺残留,检测灵敏度、准确度高,精密度好。 成果完成时间:2014年
华中农业大学 2021-01-12
固体催化剂制备碳酸丙烯酯工艺
项目简介: 碳酸丙烯酯高能电池电解液.高效溶剂仅用作高能电池及电容器 的优良介质,世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产 碳酸二甲酯的所需配套原料碳酸丙烯酯达数十万吨。而目前国内生产 量在 1000-2000 吨,供不应求,市场前景十分广阔。随着社会对绿色 环保的重视,许多工艺会被清洁、环境友好工艺所代替,必然进一步 加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、 聚氨酯的不断推广应用,其市场需求量还要不断增加。本产品碳酸丙 烯酯是一种高效溶剂和优良抽提剂,性质稳定、无毒、纯的溶剂对碳 钢设备没有腐蚀,它对高分子化合物具有良好的溶解能力。目前最受 人重视的是用来脱除天然气、石油裂解气、油田气、合成氨变换气中 的二氧化碳和硫化氢,效果显著。在电子工业上可作高能电池及电容器的优良介质,在高分子工业上可作聚合物的溶剂和增塑剂等。也可 以作油性溶剂以及烯烃和芳烃的萃取剂。在纺织工业上可用作合成纤 维的助剂和固定剂、纺丝溶剂或水溶剂染料颜料分散剂;此外,它还 是一种用途极其广泛的有机合成原料和中间体,如酯交换法生产碳酸 二甲酯的原料。 产品市场分析 仅用作高能电池及电容器的优良介质,世界市场所需碳酸丙烯酯 200-300 万吨。酯交换法生产碳酸二甲酯的所需配套原料:碳酸丙烯 酯达数十万吨。而目前国内生产量在 1000-2000 吨,供不应求,市场 前景十分广阔。随着社会对绿色环保的重视,许多工艺会被清洁、环 境友好工艺所代替,必然进一步加大碳酸丙烯酯的市场需求。因其下 游产品如碳酸二甲酯、聚碳酸酯、聚氨酯的不断推广应用,其市场需 求量还要不断增加。现国内市场价格为 7000-8000 元/吨。相关原料价 格:环氧丙烷 7500 元/吨和二氧化碳 300--700 元/吨。 现有技术情况 利用二氧化碳与环氧化物加成反应合成环状碳酸酯早已实现了 工业化,目前的研究主要集中在寻找高效均相催化剂以及非均相催化 剂。现行工艺大多采用均相催化过程,存在着催化剂的回收、循环使 用上的困难;且产物必需经过多步蒸馏等过程分离提纯,既耗时、耗 能,又增加设备的投资。此外,为制得高质量的产品和提高环氧化物 的转化率,许多工艺还得使用挥发性的有机溶剂。这一反应的非均相 催化过程尚未实现产业化,主要受非均相催化剂的活性和稳定性(即 催化剂的使用寿命)所限。 所属技术领域:一碳化学与化工及绿色催化技术,可再生资源的 化学转化利用。选题依据:基于人们对资源和环境问题的关注及实现可持续发展 的社会需求,以消除污染、合理利用资源、实现可持续发展为目标的 绿色化学已成为当前化学研究的热点和前沿。二氧化碳作为一种典型 的可再生资源,具有无毒、无腐蚀性、阻燃、化学惰性,大量存在于 自然界中等特点,无溶剂残留而且对环境友好等优点;同时它也是一 种温室气体,对它的资源化利用,还可以减轻环境负荷。回收再利用 的二氧化碳主要用于生产基本化工原料及具有应用价值的绿色化工 产品。目前,每年大约有 110 MT(百万吨) 的二氧化碳用于化工产品 的合成,如碳酸酯、酰胺、氨基甲酸酯等,具有很高的应用价值和广阔 的市场前景。基于资源和环境因素考虑,二氧化碳的化学转化与利用 吸引着越来越多研究者的兴趣,具有很高的应用价值和理论研究意义。 本工艺的目的 针对固体催化剂活性不高、稳定性不好的问题,设计与筛选高活 性、高稳定性固体催化剂,解决催化剂的回收使用问题和简化产品的 分离、纯化过程,以降低生产成本;用超临界二氧化碳替代有机溶剂, 实现无有机溶剂、对环境友好的清洁工艺过程,即工艺过程的绿色化。 技术内容 高活性、高稳定性固体催化剂的筛选:侧链带有铵盐、胺基等功 能基团的聚苯乙烯树脂能高效、高选择性地催化环氧化物与二氧化碳 反应制备环状碳酸酯。 催化剂的种类:苯乙烯系极性大孔吸附树脂、强碱性苯乙烯系阴 离子交换树脂、大孔弱碱性苯乙烯系阴离子交换树脂、大孔苯乙烯系 螯合性树脂、大孔弱酸丙烯酸系阳离子交换树脂、大孔强酸丙烯酸系 阳离子交换树脂。 上述高活性固体催化剂的回收、再利用。
南开大学 2021-04-11
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