玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究

论文题目: 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 物理化学

作者: 房红强

导师: 梁国正

关键词: 聚四氟乙烯,玻璃布,复合材料,成型工艺,稀土溶液,氰酸酯界面改性,介电性能

文献来源: 西北工业大学

发表年度: 2005

论文摘要: 聚四氟乙烯(PTFE)具有所有树脂基体中最优异的介电性能、宽广的工作温度范围、耐烧蚀、耐腐蚀、抗雨蚀、抗热震等特性,是一种很有发展潜力的透波复合材料树脂基体。但是聚四氟乙烯的力学性能较差,用作结构透波材料时常常不能满足使用要求。玻璃布是一种高强度、低介电损耗的高性能透波用增强材料,如果用其对聚四氟乙烯进行复合增强,将是开发既有优异介电性能、又有良好力学性能的高性能透波复合材料的很好途径。 本文针对玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料(GF/PTFE)制备过程中存在的成型工艺复杂、界面粘结性差等问题展开研究,从GF/PTFE复合材料的成型工艺制定、界面改性、材料性能及其影响因素等方面进行了较为系统的分析和讨论。 首先,采用PTFE分散液浸渍玻璃布、冷压成型、烧结固化三步相结合的方法成型GF/PTFE透波复合材料。通过研究分析成型过程中各工艺参数对复合材料介电性能、力学性能以及其它方面的影响,优化确定了GF/PTFE复合材料的成型工艺。结果表明,当玻璃布含量为40wt%时,采用压制压力45MPa、保压时间40min、烧结工艺330℃/1h+380℃/2h、升温和冷却速率50℃/h的成型工艺,对成型GF/PTFE透波复合材料最为合适。但是由于成型出的复合材料界面粘结性较差,致使其力学性能不能满足结构用透波复合材料的使用要求。 在对GF/PTFE透波复合材料界面改性的研究部分,本文分别采用硅烷偶联剂SG-Si900、含SG-Si900的稀土溶液及稀土溶液三种改性剂对玻璃布进行表面处理。借助扫描电镜(SEM)对不同表面处理条件下复合材料的界面粘结情况进行表征。通过热力学计算等方法分析探讨几种改性剂的改性机理及效果。并测试了不同表面处理条件下复合材料的力学性能、介电性能、吸水性以及热膨胀系数等性能。结果表明,浓度为0.3wt%的稀土溶液对复合材料界面性能的改善效果最好,能够明显提高复合材料的力学性能,但作为结构透波材料使用,还是不能完全满足要求。 为了进一步提高GF/PTFE复合材料的力学性能,本文又提出了采用氰酸酯西儿工业大学硕士疮文摘要树脂(CE)浸渍GF用TFE复合材料的增强改性思路。探讨CE对GF/PTFE复合材料的浸渍工艺,分析CE浸渍对复合材料力学性能的增强作用及增强机理,并对CE浸渍GF用TFE复合材料(GF/CE/PTFE)的介电性能、吸水性以及热膨胀系数等性能进行了研究。结果表明,GF/PTFE复合材料孔隙率为25%、吸入CE含量为14.4wt%的GF/cE/PTFE复合材料力学性能最好,而且介电性能优异,可以满足结构透波材料的使用要求。 由于透波材料的使用环境非常复杂,本文又研究了环境因素对GF/CE爪TFE透波复合材料性能的影响。在不同湿度、温度、频率的条件下,研究GF/CE爪TFE透波复合材料介电性能的变化规律,并通过水煮试验、高低温交变试验、紫外线辐射试验来研究环境因素对复合材料力学性能的影响作用。结果表明,复合材料的介电性能受湿度影响很大,但对温度和频率具有良好的稳定性。湿热环境对复合材料力学性能与热膨胀系数的影响较大,而高低温交变、紫外线辐射对其几乎没有影响。关键词聚四氟乙烯玻璃布复合材料成型工艺稀土溶液氰酸醋 界面改性介电性能

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 前言

第二章 文献综述

2.1 概述

2.2 透波材料

2.2.1 透波材料概述

2.2.2 透波材料的选用原则

2.2.3 透波材料的主要材料体系

2.2.4 透波材料的研究现状与发展趋势

2.3 聚四氟乙烯树脂

2.3.1 聚四氟乙烯的组成与结构

2.3.2 聚四氟乙烯作为透波复合材料基体的性能优势

2.3.3 聚四氟乙烯的缺点

2.3.4 聚四氟乙烯的复合改性

2.3.5 聚四氟乙烯的表面改性

2.4 玻璃纤维及其织物

2.4.1 玻璃纤维及其织物的透波优势

2.4.2 透波用玻璃纤维及其织物的发展现状

2.4.3 玻璃纤维及其织物的表面改性

2.5 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料

2.5.1 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究的意义

2.5.2 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究现状

2.5.3 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究中存在的问题

2.5.4 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料的应用前景

第三章 实验部分

3.1 原材料

3.2 实验仪器与设备

3.3 实验过程

3.3.1 GF／PTFE复合材料试样的制备

3.3.2 表面改性玻璃布增强PTFE复合材料的制备

3.3.3 CE浸渍GF／PTFE复合材料的制备

3.4 材料性能测试及表征

第四章 玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料成型工艺研究

4.1 引言

4.2 原材料选择

4.2.1 PTFE分散液的选择

4.2.2 玻璃布的选择

4.3 浸渍工艺

4.3.1 浸胶方法

4.3.2 分散液浓度

4.3.3 含胶量

4.4 压制工艺

4.4.1 实际压力与表压之间的换算

4.4.2 成型压力

4.4.3 压制时间

4.4.4 加压速率

4.5 烧结工艺

4.5.1 升温速率控制

4.5.2 烧结温度的确定

4.5.3 烧结时间的确定

4.5.4 冷却速率的确定

4.6 复合材料缺陷分析

4.7 最优成型工艺下GF／PTFE复合材料的性能

第五章 表面改性玻璃布增强聚四氟乙烯透波复合材料研究

5.1 引言

5.2 玻璃布表面改性剂的选择

5.3 稀土改性剂浓度的确定

5.4 不同表面改性对复合材料力学性能的影响

5.5 复合材料断面SEM分析

5.6 表面改性机理及结果分析

5.7 不同表面改性剂对复合材料介电性能的影响

5.8 不同表面改性剂对复合材料吸水性的影响

5.9 不同表面改性剂对复合材料热膨胀系数的影响

5.10 RES改性GF／PTFE与GF／PTFE性能比较

第六章 CE树脂浸渍GF／PTFE透波复合材料研究

6.1 引言

6.2 GF／PTFE复合材料孔隙率的控制

6.3 CE树脂对GF／PTFE复合材料浸渍操作温度的选择

6.4 浸渍时间对GF／CE／PTFE复合材料中CE含量的影响

6.5 CE含量对GF／CE／PTFE复合材料力学性能的影响

6.6 GF／CE／PTFE复合材料界面SEM分析

6.7 GF／CE／PTFE复合材料的增强机理

6.8 GF／CE／PTFE复合材料的介电性能

6.9 GF／CE／PTFE复合材料的吸水性

6.10 GF／CE／PTFE复合材料的热膨胀系数

6.11 GF／CE／PTFE与RES改性GF／PTFE性能比较

第七章 环境因素对GF／CE／PTFE透波复合材料性能的影响

7.1 引言

7.2 环境因素对GF／CE／PTFE复合材料介电性能的影响

7.2.1 相对湿度对复合材料介电性能的影响

7.2.2 温度对复合材料介电性能影响

7.2.3 频率对复合材料介电性能影响

7.3 环境因素对GF／CE／PTFE复合材料力学性能的影响

7.3.1 湿热环境对复合材料力学性能的影响

7.3.2 高低温交变对复合材料力学性能的影响

7.3.3 紫外线辐射对复合材料力学性能的影响

7.4 环境因素对复合材料热膨胀系数的影响

第八章 结论

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢

发布时间: 2005-06-27

参考文献

• [1].玻纤增强树脂基透波复合材料的制备及性能研究[D]. 陈立瑶.中原工学院2018
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