环氧树脂及其复合材料结构与性能的分子模拟研究进展
环氧树脂复合体系的制备及其性能研究的开题报告

聚己内酯/聚硅氧烷/环氧树脂复合体系的制备及其性能研究的开题报告一、研究背景聚己内酯(PCL)和聚硅氧烷(PSO)是两种常见的生物降解型聚合物,在生物医学领域得到广泛应用。
然而,它们的性能往往不能满足特定应用需求,因此需要开发新的复合材料来弥补其缺陷。
环氧树脂(EP)为常用的高性能材料,在机械、电子等领域广泛应用。
因此,将PCL、PSO和EP复合成新材料,能够充分发挥它们各自的特性,拓展其应用领域,有着重要的研究价值。
二、研究目的本研究旨在制备PCL/PSO/EP复合体系,并对其性能进行研究。
具体而言,包括以下几个方面:1. 优化PCL/PSO/EP体系的制备工艺,确定最佳的配比和工艺参数。
2. 对复合材料的力学性能(如拉伸强度、弹性模量等)进行测试,评估其力学性能。
3. 对复合材料的热性能(如热稳定性、热变形温度等)进行测试,评估其在高温环境下的应用性能。
4. 对复合材料的降解性能进行测试,评估其在生物医学领域的可用性。
三、研究内容和方法1. 复合材料的制备:采用环氧树脂作为基体,将PCL和PSO分别加入到环氧树脂体系中制备出复合材料。
通过调整PCL和PSO的含量和环氧树脂的固化剂使用量,寻找最佳的复合比例和制备条件。
2. 力学性能测试:采用万能材料试验机进行拉伸和弯曲测试,测试样品的拉伸强度、弹性模量、断裂伸长率等力学性能参数。
3. 热性能测试:采用热重分析仪和热差式扫描量热仪进行测试,评估样品的热稳定性、热变形温度等参数。
4. 降解性能测试:采用水解和体外降解测试方法,评估样品的降解速率和降解产物。
四、研究预期结果1. 确定最佳的制备工艺和配比,制备出优异的PCL/PSO/EP复合材料。
2. 评估复合材料的力学性能、热性能和降解性能,为其在生物医学领域的应用提供基础数据。
3. 发现复合材料的特殊性能,为其在材料工程领域的开发应用提供新的思路。
环氧树脂合成机理及压电复合材料的量子化学计算的开题报告

环氧树脂合成机理及压电复合材料的量子化学计算的开题报告一、研究背景环氧树脂作为一种优异性能的高分子材料,由于其具备高强度、耐熔融性、可模塑性和耐化学腐蚀性等特点,在工程领域和军事领域中被广泛应用。
同时,在微电子封装材料和涂料、航空和核工业等领域中,环氧树脂也得到了广泛应用。
环氧树脂的性能很大程度上依赖于其结构和分子间相互作用,因此理解环氧树脂的结构和反应机理是十分重要的。
压电复合材料作为一种新型的智能材料,已经被广泛用于传感器、执行器、声波电子器件等领域中。
压电复合材料一般由无机压电材料和有机高分子基质材料混合制备而成。
在压电应用中,材料的性能十分重要,因此需要对其内在机理和结构进行深入理解。
二、研究内容本次研究的主要内容包括环氧树脂合成的机理和压电复合材料的量子化学计算。
1. 环氧树脂合成机理环氧树脂的合成是一个复杂的化学反应过程,需要考虑分子间相互作用、反应催化剂的选择和反应条件等因素。
本次研究将从量子化学的角度出发,探索环氧树脂合成的机理和反应路径,并探讨反应中分子间相互作用的影响。
2. 压电复合材料的量子化学计算压电复合材料的性能与其分子结构密切相关,因此需要对其内部结构进行深入探究。
本次研究将利用量子化学计算方法,探索压电复合材料的分子结构和内部相互作用,并探讨其压电效应的机理和影响因素。
三、研究意义本次研究的意义主要包括以下几个方面:1. 对环氧树脂合成机理和反应路径进行深入研究,可以为环氧树脂的设计和合成提供理论参考和指导;2. 对压电复合材料的分子结构和内部相互作用进行深入探究,可以帮助揭示压电效应的内在机理,为复合材料的设计和制备提供理论支持;3. 本次研究涉及到量子化学计算方法的应用和发展,可以推动量子化学的进一步研究和应用。
四、研究方法本次研究将主要采用计算化学和量子化学方法进行分子模拟和理论计算。
具体方法包括:1. 采用密度泛函理论(DFT)方法,对环氧树脂合成反应进行计算模拟,探讨反应机理和反应路径,并分析分子间相互作用的影响;2. 采用偏二阶多项式升级方法(P2UPM)对压电复合材料进行量子化学计算,探究其分子结构和压电效应的机理和影响因素;3. 采用计算机模拟方法,对压电复合材料的压电性能进行模拟计算,验证理论计算结果的准确性和可靠性。
碳纤维增强环氧树脂基复合材料研究进展

2011.01.13
高性能塑料与工程
文献部分
1.Purpose:
CNF(0.5 wt.%, 0.75 wt.% and 1 wt.%)增强EP ➢ 不同含量的碳纳米纤维对环氧树脂的增强
效果
将复合材料分别在室温环境下固化(23℃) 和在冷冻环境下固化(4℃)
➢ 不同的固化方式对复合材料性能的影响
Wingard C D.Themlochimiea Acta,2000,357/358:293—301
17
2011.01.13
高性能塑料与工程
第五部分:界面结构表征方法
EP/CF复合材料的界面结构表征方法:
电镜分析 扫描电子显微镜 (SEM ) 透射电子显微镜 (TEM ) 扫描隧道显微镜 (STM ) 原子力显微镜(AFM )
材料导报 ,2006(5):254-257
6
2011.01.13
高性能塑料与工程
第一部分: 碳纤维表面处理
等离子体氧化法: 利用非聚合性气体对材料表面进行物理和
化学作用的过程。
DilsizN,Ebert E,Weisweiler W.Effect of plasma polymerization on carbon fibers used fo7r fiber/epoxy.Comp JColloid Interf Sci,1995,170:241
EP/CF复合材料具有优异的性能:
与钢相比:
EP/CF复合材料的比强度为钢的4.8~7.2倍,比模量为钢的3.1~4.2倍,疲劳 强度约为钢的2.5倍、铝的3.3倍。
而且高温性能好,工作温度达400℃时其强度与模量基本保持不变。
此外还具有密度和线膨胀系数小、耐腐蚀、抗蠕变、整体性好、抗分层、 抗冲击等,在现有结构材料中,其比强度、比模量综合指标最高。
多层石墨烯_环氧树脂界面性能的分子动力学模拟

中北大学学位论文多层石墨烯/环氧树脂界面性能的分子动力学模拟摘要石墨烯增强的聚合物纳米复合材料,因其质轻且拥有优异的电学,力学以及热学性能,广泛应用在飞机,航空航天和电子设备等领域中,所以在材料工业中受到越来越多的关注。
界面是影响复合材料力学性能的关键因素,但由于复合材料界面失效的微观机理极度复杂,而传统的测验手段很难对其进行表征,因此计算模拟方法被大量地应用到纳米复合材料界面研究领域,它可以实现微观机理的研究,从而解决实验无法揭示的问题。
本文通过分子动力学(MD)模拟方法,采用COMPASS力场,模拟了环氧(Epoxy)基体从多层石墨烯(MLG)以及功能化MLG上脱离的过程,揭示了MLG与Epoxy基体界面的相互作用机理,并且研究了MLG对复合材料界面增强的微观机理,本文主要研究内容如下:首先,采用动态交联方法构建MLG/Epoxy模型体系,并采用拉伸分子动力学(SMD)方法模拟了Epoxy基体从MLG上脱离的过程,分析了体系在拉伸过程中应力、质量密度、各能量项等随拉伸距离的变化情况,以及拉伸过程中Epoxy基体与MLG微观结构的变化情况。
考察了拉伸速度和交联度对界面拉伸性能的影响。
结果表明,MLG/Epoxy 复合材料在拉伸外力作用下,随着拉伸距离增大,拉伸应力先线性增大,达到最大值之后,开始急速下降,当应力值为0时,Epoxy基体从MLG上完全脱离;在弹性阶段,Epoxy基体内部分子的键能和二面角能会发生了一定程度的改变,弹性阶段之后,非键能中的范德华作用项迅速增加;拉伸速率越大,界面拉伸强度越大;当交联度不大时,随交联度增大,MLG/Epoxy界面的粘附能增大,界面强度增高,但过度交联(87%)会使界面的粘附能下降,界面强度降低。
其次,研究了非共价键功能化对界面性能的影响,构建了不同功能化(-OH、-NH2、-CH3)处理的MLG模型,通过改变接枝密度(0.76,1.53,2.29,3.05个/nm2),研究了非共价键作用对MLG/Epoxy体系界面性能的影响。
环氧树脂基复合材料的制备及其性能研究

环氧树脂基复合材料的制备及其性能研究随着科学技术的发展,环氧树脂基复合材料在各个领域得到了越来越广泛的应用。
该材料具有优良的机械性能、高温耐力、抗腐蚀性能等特点,在各个工业领域中,如汽车制造、船舶制造、航空航天、建筑等都有着广泛的应用。
一、环氧树脂基复合材料是什么?环氧树脂基复合材料是由环氧树脂作为基体,添加聚丙烯酰胺、玻璃纤维等增强材料、填充材料以及添加剂制成的一种新型高分子复合材料。
其中,环氧树脂是一种聚合物,具有良好的机械性能和化学性能。
二、环氧树脂基复合材料的制备过程首先,将环氧树脂与固化剂混合,根据要求加入适量的催化剂、促进剂等。
然后,将制备好的树脂体系与增强材料混合,形成树脂基体。
接着,将填充材料和其他添加剂加入混合物中,再经过设备加工、成型等工艺步骤后,即可制备出环氧树脂基复合材料。
三、环氧树脂基复合材料的性能研究1. 机械性能环氧树脂基复合材料具有很高的强度和刚度,是比较理想的结构材料。
它的抗张强度、抗压强度、弯曲强度等都比普通的材料高出很多倍。
而且,它的疲劳寿命也很长,可以承受大量的往复载荷。
2. 热性能环氧树脂基复合材料具有很好的高温耐性能力,可以在50℃以下环境下长期使用。
同时,它还具有很好的绝缘性能,不易受到遭遇温度波动和横向冲击的影响。
这些特性,使得它广泛地用于电器和机械工程。
3. 抗腐蚀性能环氧树脂基复合材料具有很高的耐腐蚀性能,可以抵御从自然环境到各种化学溶液中的任何形式的腐蚀。
因此,在航空航天、化工、海洋工程等领域也有着广泛的应用。
四、总结环氧树脂基复合材料具有机械性能好、高温耐力、抗腐蚀性能强等特点,在各个工业领域的使用中具有广泛的应用前景。
其制备过程经过多个工艺步骤,并需要注意合理的配比和处理,可以制备出质量优良的环氧树脂基复合材料。
分子模拟方法在环氧树脂研究中的应用

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(.ntue o P lme e e rh e at n fC e s y a d C e c lE gn eig 1Is tt f oy rR sac ,D p r i me to h mi r n h mia n ie r ,Hu a n est,C a g h t n n n U v ri y h nsa
2 研 究 的 问 题
模 拟 计 算 、理 论 分 析 与 实 验 测 定 是 现 代科 学 研 究 的三 种 主要 方 法 。2 0世 纪 9 0年 代 以 来 , 由 于计 算 机 科 学技 术 的 飞 速 发展 ,模 拟 计 算 的地 位 日渐 凸 显 。分 子 模 拟 是 对 真 实 分 子 系统 的计 算 机 模 拟 ( 有 文 献 称 也 分 子 模 拟 仅 是 分 子一 子 水 平 的计 算 机 模 拟 ) 原 。分 子 模 拟 集计 算 机模 拟 之 大 成 ,包 含 了量 子 力 学 模 拟 、分 子 力 学 模 拟 、分 子 动 态 模 拟 、Mot C r n al 拟 等 一 系 e o模 列 方 法 。分 子 模 拟 在 分 子设 计 上具 有 周 期 短 成 本 低 的 优 点 。 高分 子 材 料 的 分 子模 拟 与设 计 虽 然 没 有计 算 机 辅 助 药 物 的设 计 广泛 ,但 已被 认 为 是一 类 行 之 有 效 的
Su is n h s su we e e iwe b s d o te rils u n h p s t d c d s I se c s t e e e a t de o ti is e r r ve d a e n h a ce d r g t e a t wo e a e . n e s n e , h g n r l t i meh d n n e e tn r be r d r se t o sa d itr sig p o lmswe e a d e s d, rs e t ey e p ci l. v
环氧树脂阻尼复合材料的制备及性能研究的开题报告

压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料的制备及性能研究的开题报告一、选题背景和意义随着现代科技的发展,高性能、高可靠性的结构材料需求不断出现。
在其中,复合材料越来越广泛应用于工程领域,其中又以阻尼复合材料在航空、制造等领域的应用尤为突出。
阻尼复合材料一方面能够分散和吸收振动能量从而降低振动噪声,另一方面能够提升复合材料的力学性能,满足不同工程领域的需求。
压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料则是一种新型的阻尼复合材料,具有同时具备压电阻尼和导电性能的双重特性。
研究该材料的制备和性能,对于推动材料科学发展,提高阻尼复合材料的性能及应用效果,具有重要的现实意义。
二、主要研究内容及计划1.压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料的制备通过调整复合材料中导电相和压电相的比例实现阻尼、导电及压电阻尼复合成果材料的制备。
同时,对复合材料的成型工艺和材料的界面微结构进行研究,探索制备出成品材料的最优工艺。
2.复合材料性能测试与表征将制备好的压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料进行性能测试与表征。
主要测试方式包括热稳定性测试、动态力学性能测试、导电性能测试、压电性能测试等。
通过测试数据的分析和结果的表征,评估材料的基本性能参数。
3.材料应用性能研究将制备好的压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料应用于实际领域中,探索其阻尼效果、力学性能和导电性能等在实际工况下的应用表现。
三、预期研究成果通过制备与测试,研究出一种性能优异、具有良好应用性的压电相/导电相/环氧树脂阻尼复合材料,并且对材料的性能进行全面的评估。
同时,在结构材料应用领域中,探索其在振动阻尼、力学性能和电导性能等方面的应用效果,为高性能和高可靠性材料的制备和应用提供基础和借鉴。
四、可行性分析本研究的材料制备方式较为简单,所需的原材料和设备都可以较为方便的获取和实现,因此具备较高的可行性。
同时,本研究的研究目标明确,仅需在现有研究成果的基础上进行深入探究,因此对于研究过程的可行性和正确性可以得到保障。
环氧树脂导热复合材料的研究及其应用

环氧树脂导热复合材料的研究及其应用摘要介绍了提高聚合物导热性能的两种基本途径,环氧树脂基导热复合材料的导热机理和导热模型, 概述了国内外近年来在环氧树脂复合材料导热方面的研究开发和应用情况。
关键词:环氧树脂;导热性;复合材料;研究;应用;从20世纪90年代开始,导热高分子复合材料的研究与开发成为功能性复合材料的研究热点之一,受到各国科学家的关注。
近年来, 随着工业生产和科学技术的发展,人们逐渐开发出以环氧树脂为基体的导热粘合剂、涂料和灌封材料等导热材料,来代替传统的金属材料, 解决了金属材料不耐腐蚀、导电等缺点。
但由于环氧树脂是热的不良导体,因此导热高分子材料从基础理论到产品开发,都是高分子材料研究的重要内容[1]。
一、提高聚合物导热性能的途径导热性能是聚合物重要的物理性能之一,对于热流平衡计算,研究聚合物结构与性能的关系,聚合物加工工艺条件的选择和确定及聚合物材料应用的选择和对比等有重要意义,所以受到广泛关注。
提高聚合物导热性能的途径有两种:第一,合成具有高导热系数的结构聚合物。
如具有良好导热性能的聚乙炔、聚苯胺、聚吡咯等,主要通过电子导热机制实现导热;或具有完整结晶性,通过声子实现导热的聚合物,如平行拉伸HDPE ,在室温下,拉伸倍数为25倍时,平行于分子链的导热系数可达13. 4W/ m·K[2]。
第二,高导热无机物对聚合物进行填充复合制备聚合物/ 无机物导热复合材料,如四川大学高分子研究所王琪等研究了石墨填充高密度聚乙烯基导热复合材料[3] 。
二、填充型高分子复合材料导热机理填充材料自身的导热性能及其在基体中的分布情况以及与基体的相互作用,决定了聚合物基材料的导热性能[4]。
填料用量较小时,填料虽均匀分散于树脂中,但彼此间未能形成相互接触和相互作用,导热性提高不大;填料用量提高到某一临界值时,填料间形成接触和相互作用,体系内形成了类似网状或链状的结构形态,即形成导热网链。
当导热网链的取向与热流方向一致时,材料导热性能提高很快;体系中在热流方向上未形成导热网链时,会造成热流方向上热阻很大,导致材料导热性能很差[5]。
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Abstract:The application of m olecular simulation m ethod in studying the curing,glass transition tem pera— ture, hygrotherm al ageing, and interface of epoxy resin and its com posites w ere in ̄oduced.The molecu— lar sim ulation m ethod show s superiority in relating the m icrostructure and m acro—properties of materials at molecula r level,and it is one of the im portant m ethods to design and develop m aterials in the future. Key w ords:epoxy resin;composites;m olecular simulation
0 引 言 环 氧树 脂 作 为 电 工 绝 缘 材 料 广 泛 应 用 于 输 变
电设 备 当 中。 随着 电网 高压 、超 高压 输 变 电技 术 的 发 展 ,对 环 氧 绝缘 材 料 的 绝 缘 性 能 、耐 老 化 性 能 等 提 出 了更 为严 苛 的要 求 ,研 究设 计 具 有 优 异绝 缘 性 能 、耐老化性能等的环氧树脂及其复合材料已经成 为 电 网 电工 材 料 主 流 技 术 发 展 方 向 之 一 。然 而 环 氧树 脂 及 其 固 化 剂 牌 号 众 多 、分 子 结 构 多 种 多 样 。 树脂 化学结构 的微小变化可 能会 给树脂体系宏观 性 能 带 来 显 著 变 化 。传 统 的实 验 方 法 如 FTIR、 NMRq ̄难 对 环 氧树 脂 的复 杂 交 联 结构 进 行 精 确 表 征 ,以实验 的方法设计优化树脂基体 的结构和性能 的关 系则 显得 周 期 长 、效 率 低 和成 本 高 。近年 来 分 子模拟技术取得 了较大发展 ,其在分子水平上研究 关 联 材 料 的 微 观 结 构 与 宏 观 性 能呈 现 出 明 显 的 优
2
杨 青等:环氧树脂及其复合材料结构与性能的分子模拟研究进展
绝缘 材 料 20 1 5,48(6)
先建立粒子化交联结构模型 ,然后将建立 的粒子化
环氧树脂及 其复合材料的性能在真实环境下
交 联模 型映射 回全原 子 的交联结 构模 型 ,如 P V 会 受 到小分子物 质例如 水分子 的吸附 、扩 散等影
绝 缘 材料 2015,48(61
杨 青等:环氧树脂及其复合材料结构号性能的分子模拟研究进展
环氧树脂 及其 复合材 料结构 与性 能 的 分子模拟研 究进 展
杨 青 ,何 州文 ,兰逢 涛,刘 辉 ,陈 新
(国网智能 电网研究院 电工新材料及微 电子研究所 ,北京 102211)
摘要 :介绍了近年来分子模拟方法在环 氧树脂 的固化 、玻璃化转 变 、湿热老化 以及复合材料 的界面等方面 的应 用 ,体现 了分子模拟方法在分子水平上研究关联材料的微观结构与宏观性能的优 越性 ,分子模拟方法是未来 材料设计与开发的重要手段之一。 关键词 :环氧树脂 ;复合材料 ;分子模拟 中图分类号 :TM215 文献标志码 :A 文章编号 :1009.9239(2015)06.0001.03
收稿 日期 :2014.09—02 基 金项 目: 国家 电网公 司科 技项 目(5455Dw13o0O6、5455DW140 006) 作 者简介 :杨 青 (1985一),男 (汉 族 ),河北沧 州人 ,工 程师 ,博 士 ,主 要从事 电工具有优异绝缘性能 、耐老化 性 能 的 环 氧 树 脂 及 其 复 合 材 料 提 供 崭 新 的设 计 思 路 。本文主要对环氧树脂 的固化 、玻 璃化转变 、湿 热老化以及复合材料 的界 面等方 面介绍 了分 子模 拟方 法 的应用 。
Research Progress in M olecular Sim ulati0n 0f Structure and
Properties of Epoxy R esin and Its Com posites
Yang Qing,He Zhouwen,Lan Fengtao,Liu Hui,Chen Xin (State Grid Smart Grid Research Institute,Department of New Electrical Materials&
l 环 氧 树脂 的 固化 交联 环 氧树 脂 基体 高 度 交 联 的 结 构 是 通 过 固化 过
程 中环 氧 基 与 固化 剂 的开 环 聚 合 完 成 的 。通 过 实 验的方法 研究单体分子 的化学结构对 固化体 系固 化 交 联 的 影 响 具 有 一 定 的难 度 。这 是 因为 分 子 化 学结构的微小不 同可能会给树脂体 系宏观 固化行 为带来 巨大变化 。环氧 固化体 系分子水平上的固 化 交 联 过 程 可 以 由分 子 模 拟 技 术 直 观 的呈 现 。环 氧树 脂 的固化 交 联 有 两种 较 为 常用 的模 拟 方 法 :① 全 原子固化交联模 型 ,即将反应单体 的官能团“活 化 ”后混合 ,在模拟过程 中活化 的官能 团相互交联 形 成 交 联 网络 结 构 ,如通 过 判 断 “活 化 ”官 能 团 的反 应 半 径 进行 交 联 [2-3],或者 通 过 判 断 “活化 ”官 能 团 的 电荷情况进行交联 等 ;②多尺度固化交联模 型 ,首