POSS-rGO-TiO 2 改性氰酸酯/碳纤维复合材料及其空间环境效应
发布时间：2024-12-21 23:47
氰酸酯基复合材料具有比强度高、比模量高、耐疲劳以及成型工艺性好等优点,是常用航天器结构材料之一。随着航天器向长寿命、高可靠方向发展,对所用材料提出了更高的要求,因而制备具有高强度、高韧性和空间环境适应性强等性能于一体的氰酸酯基复合材料具有十分重要的理论和工程意义。本论文首先利用多面体低聚倍半硅氧烷（POSS）、石墨烯（r GO）和二氧化钛（Ti O2）设计并合成集抗空间电子辐照和原子氧辐照性能于一体的POSS-rGO-Ti O2（PGT）纳米改性剂。采用水热法,以氧化石墨烯与钛酸四丁酯为原料,合成rGO-Ti O2复合物,再采用液相法使其与POSS复合得到POSS-r GO-Ti O2改性剂;利用透射电子显微镜、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱、X射线光电子能谱等对其微观形貌、晶体结构和化学组成等进行表征和分析。研究结果表明,改性剂中Ti O2和POSS纳米粒子通过物理吸附均匀负载于rGO纳米片上。此外,Ti O2表面的羟基及POSS表面的胺基与r GO表面的...
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 碳纤维增强树脂基复合材料的发展现状
1.2.1 氰酸酯树脂概述
1.2.2 改性氰酸酯树脂概述
1.3 空间电子辐照与材料的交互作用
1.3.1 空间电子辐照概述
1.3.2 空间电子辐照对材料的影响
1.3.3 空间电子辐照防护方法
1.4 原子氧辐照与材料的交互作用
1.4.1 原子氧辐照概述
1.4.2 原子氧辐照对材料的影响
1.4.3 原子氧辐照防护方法
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验材料与测试方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料合成及制备
2.2.1 rGO-TiO2的合成
2.2.2 POSS-rGO-TiO2的合成
2.2.3 POSS-rGO-TiO2改性氰酸酯树脂浇铸体的制备
2.2.4 POSS-rGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料的制备
2.3 空间电子辐照与原子氧辐照试验
2.3.1 空间电子辐照试验
2.3.2 原子氧辐照试验
2.4 表征与性能测试
2.4.1 微观结构分析
2.4.2 动态力学性能分析
2.4.3 热稳定性分析
2.4.4 质量损失率分析
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 尺寸稳定性测试
2.5 CASINO软件与模拟
第3章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料研究
3.1 POSS-RGO-TiO2的合成研究
3.1.1 rGO-TiO2的水热合成与表征
3.1.2 POSS-rGO-TiO2的合成与表征
3.2 POSS-RGO-TiO2改性对氰酸酯树脂浇铸体性能的影响
3.2.1 PGT改性对树脂浇铸体力学性能的影响
3.2.2 PGT改性对树脂浇铸体动态力学性能的影响
3.2.3 PGT改性对树脂浇铸体耐热性能的影响
3.3 POSS-rGO-TiO2改性对碳纤维/氰酸酯复合材料力学性能的影响
3.3.1 PGT改性对复合材料层间剪切性能的影响
3.3.2 PGT改性对复合材料拉伸性能的影响
3.3.3 PGT改性对复合材料弯曲性能的影响
3.4 POSS-RGO-TiO2改性机制探讨
3.4.1 POSS-rGO-TiO2的复合机制
3.4.2 PGT改性复合材料界面模型的建立
3.5 本章小结
第4章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料空间电子辐照效应
4.1 空间电子辐照下复合材料质量损失研究
4.1.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体质量损失的影响
4.1.2 空间电子辐照对复合材料质量损失的影响
4.2 空间电子辐照下复合材料力学性能研究
4.2.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体力学性能的影响
4.2.2 空间电子辐照对复合材料力学性能的影响
4.3 空间电子辐照下复合材料尺寸稳定性研究
4.3.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体尺寸稳定性的影响
4.3.2 空间电子辐照对复合材料尺寸稳定性的影响
4.4 复合材料空间电子辐照损伤效应探究
4.4.1 空间电子辐照下氰酸酯树脂浇铸体表面形貌分析
4.4.2 空间电子辐照下复合材料断口形貌分析
4.4.3 空间电子辐照下复合材料化学组成分析
4.4.4 复合材料空间电子辐照损伤机制探讨
4.5 PGT改性氰酸酯/碳纤维复合材料抗空间电子损伤机制研究
4.5.1 PGT改性对空间电子辐照下复合材料质量损失的影响
4.5.2 PGT改性对空间电子辐照下复合材料力学性能的影响
4.5.3 PGT改性对空间电子辐照下复合材料界面的影响
4.5.4 PGT改性对空间电子辐照下复合材料化学组成的影响
4.5.5 PGT改性复合材料抗空间电子辐照损伤机制探讨
4.6 本章小结
第5章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料原子氧辐照效应
5.1 原子氧辐照下复合材料质量损失研究
5.1.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体质量损失的影响
5.1.2 原子氧辐照对复合材料质量损失的影响
5.2 原子氧辐照下复合材料力学性能研究
5.2.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体力学性能的影响
5.2.2 原子氧辐照对复合材料力学性能的影响
5.3 原子氧辐照下复合材料尺寸稳定性的研究
5.3.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体尺寸稳定性的影响
5.3.2 原子氧辐照对复合材料尺寸稳定性的影响
5.4 复合材料原子氧辐照损伤效应研究
5.4.1 原子氧辐照下氰酸酯树脂浇铸体表面形貌分析
5.4.2 原子氧辐照下复合材料断口形貌分析
5.4.3 复合材料原子氧辐照损伤机制探讨
5.5 PGT改性氰酸酯/碳纤维复合材料抗原子氧损伤机制研究
5.5.1 PGT改性对复合材料质量损失的影响
5.5.2 PGT改性对复合材料力学性能的影响
5.5.3 PGT改性对复合材料界面形貌的影响
5.5.4 PGT改性复合材料抗原子氧辐照损伤机制探讨
5.6 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：4019103
【文章页数】：161 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题背景及研究的目的和意义
1.2 碳纤维增强树脂基复合材料的发展现状
1.2.1 氰酸酯树脂概述
1.2.2 改性氰酸酯树脂概述
1.3 空间电子辐照与材料的交互作用
1.3.1 空间电子辐照概述
1.3.2 空间电子辐照对材料的影响
1.3.3 空间电子辐照防护方法
1.4 原子氧辐照与材料的交互作用
1.4.1 原子氧辐照概述
1.4.2 原子氧辐照对材料的影响
1.4.3 原子氧辐照防护方法
1.5 本文的主要研究内容
第2章 实验材料与测试方法
2.1 实验原料及仪器设备
2.1.1 实验原料
2.1.2 实验仪器设备
2.2 材料合成及制备
2.2.1 rGO-TiO2的合成
2.2.2 POSS-rGO-TiO2的合成
2.2.3 POSS-rGO-TiO2改性氰酸酯树脂浇铸体的制备
2.2.4 POSS-rGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料的制备
2.3 空间电子辐照与原子氧辐照试验
2.3.1 空间电子辐照试验
2.3.2 原子氧辐照试验
2.4 表征与性能测试
2.4.1 微观结构分析
2.4.2 动态力学性能分析
2.4.3 热稳定性分析
2.4.4 质量损失率分析
2.4.5 力学性能测试
2.4.6 尺寸稳定性测试
2.5 CASINO软件与模拟
第3章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料研究
3.1 POSS-RGO-TiO2的合成研究
3.1.1 rGO-TiO2的水热合成与表征
3.1.2 POSS-rGO-TiO2的合成与表征
3.2 POSS-RGO-TiO2改性对氰酸酯树脂浇铸体性能的影响
3.2.1 PGT改性对树脂浇铸体力学性能的影响
3.2.2 PGT改性对树脂浇铸体动态力学性能的影响
3.2.3 PGT改性对树脂浇铸体耐热性能的影响
3.3 POSS-rGO-TiO2改性对碳纤维/氰酸酯复合材料力学性能的影响
3.3.1 PGT改性对复合材料层间剪切性能的影响
3.3.2 PGT改性对复合材料拉伸性能的影响
3.3.3 PGT改性对复合材料弯曲性能的影响
3.4 POSS-RGO-TiO2改性机制探讨
3.4.1 POSS-rGO-TiO2的复合机制
3.4.2 PGT改性复合材料界面模型的建立
3.5 本章小结
第4章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料空间电子辐照效应
4.1 空间电子辐照下复合材料质量损失研究
4.1.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体质量损失的影响
4.1.2 空间电子辐照对复合材料质量损失的影响
4.2 空间电子辐照下复合材料力学性能研究
4.2.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体力学性能的影响
4.2.2 空间电子辐照对复合材料力学性能的影响
4.3 空间电子辐照下复合材料尺寸稳定性研究
4.3.1 空间电子辐照对氰酸酯树脂浇铸体尺寸稳定性的影响
4.3.2 空间电子辐照对复合材料尺寸稳定性的影响
4.4 复合材料空间电子辐照损伤效应探究
4.4.1 空间电子辐照下氰酸酯树脂浇铸体表面形貌分析
4.4.2 空间电子辐照下复合材料断口形貌分析
4.4.3 空间电子辐照下复合材料化学组成分析
4.4.4 复合材料空间电子辐照损伤机制探讨
4.5 PGT改性氰酸酯/碳纤维复合材料抗空间电子损伤机制研究
4.5.1 PGT改性对空间电子辐照下复合材料质量损失的影响
4.5.2 PGT改性对空间电子辐照下复合材料力学性能的影响
4.5.3 PGT改性对空间电子辐照下复合材料界面的影响
4.5.4 PGT改性对空间电子辐照下复合材料化学组成的影响
4.5.5 PGT改性复合材料抗空间电子辐照损伤机制探讨
4.6 本章小结
第5章 POSS-RGO-TiO2改性氰酸酯/碳纤维复合材料原子氧辐照效应
5.1 原子氧辐照下复合材料质量损失研究
5.1.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体质量损失的影响
5.1.2 原子氧辐照对复合材料质量损失的影响
5.2 原子氧辐照下复合材料力学性能研究
5.2.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体力学性能的影响
5.2.2 原子氧辐照对复合材料力学性能的影响
5.3 原子氧辐照下复合材料尺寸稳定性的研究
5.3.1 原子氧辐照对氰酸酯树脂浇铸体尺寸稳定性的影响
5.3.2 原子氧辐照对复合材料尺寸稳定性的影响
5.4 复合材料原子氧辐照损伤效应研究
5.4.1 原子氧辐照下氰酸酯树脂浇铸体表面形貌分析
5.4.2 原子氧辐照下复合材料断口形貌分析
5.4.3 复合材料原子氧辐照损伤机制探讨
5.5 PGT改性氰酸酯/碳纤维复合材料抗原子氧损伤机制研究
5.5.1 PGT改性对复合材料质量损失的影响
5.5.2 PGT改性对复合材料力学性能的影响
5.5.3 PGT改性对复合材料界面形貌的影响
5.5.4 PGT改性复合材料抗原子氧辐照损伤机制探讨
5.6 本章小结
结论
创新点
展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
致谢
个人简历
本文编号：4019103
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