有机膦酸改性碳纳米管/硫化铋复合材料的设计合成及其对Au(Ⅲ)的吸附性能研究

本研究设计合成新型高效重金属吸附材料有机膦酸羧酸改性多壁碳纳米管/硫化铋(PBTCA-MWCNTs/Bi_(2)S_(3)),对材料进行了傅里叶红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、能谱(EDX)和X射线光电子能谱(XPS)等表征,并研究其对重金属离子的吸附性能。结果发现:PBTCA-MWCNTs/Bi_(2)S_(3)有优良的Au(Ⅲ)吸附性能;Langmuir模型拟合结果显示,材料在25℃时吸附容量达到1655.50 mg·g^(-1)。对该材料吸附热力学、吸附动力学和吸附选择性等方面的研究为Au(Ⅲ)回收提供了有效的技术支持。

CNT-COOH含量对PUR基复合材料性能影响的分子动力学模拟

为分析功能化碳纳米管含量对聚合物基复合体系性能的影响,通过分子动力学模拟方法,建立了不同含量的聚氨酯/羧基化碳纳米管(PUR/CNT-COOH)复合体系模型,比较了不同复合体系的拉伸强度、拉伸弹性模量(E)、剪切模量(B)以及体积模量(G)等性能。通过分析PUR/CNT-COOH复合体系的径向分布函数、氢键作用、氢键密度以及不同种类的氢键数量等性能,从微观层面探究了CNT-COOH含量对复合体系性能的影响规律。模拟结果表明,随着CNT-COOH含量逐渐增加,PUR/CNT-COOH复合体系的屈服强度逐渐增大,拉伸性能逐渐下降;PUR/CNT-COOH复合体系的E,G以及B均随CNT-COOH含量的增加而升高。CNT-COOH在复合体系中的占比越大,CNT-COOH与PUR基体间的相互作用越强;PUR基体间的相互作用力下降,复合体系的拉伸性能下降;随CNT-COOH含量的增加,二者相互作用增强,使其更易发生团聚现象。径向分布函数分析结果表明,随着CNT-COOH含量的增加,填料与基体间的相互作用逐渐增强,基体自身的相互作用明显减弱。氢键分析结果表明,随着CNT-COOH的增加,填料间的氢键数目不断升高,基体间的氢键数目不断下降。

遥爪型聚丙二醇熔体动力学的宽频介电谱研究

性能优异的聚合物电解质需要兼具较高的离子电导率和良好的机械性能.深入理解聚合物的结构和分子动力学及其与材料宏观性能之间的关系,对于从分子尺度设计高性能聚合物电解质至关重要.本文选取玻璃化转变温度低、氢键缔合基团位于链端的非晶遥爪型聚丙二醇模型体系,通过化学修饰端基合成了分子量为1000,2000和4000的两端端基均为烯丙基的聚丙二醇,并利用宽频介电谱研究了链端基团相互作用强度及分子量对聚丙二醇多尺度动力行为的影响.实验结果表明,具有两种不同端基的聚丙二醇均出现了对应链段尺度的α松弛和对应整链尺度的Normal Mode松弛.在相同温度下,端基相互作用会同时影响两个松弛过程,相互作用越强,松弛时间越长.由于端基含量随分子量减小而增加,分子量越小,缔合端基对高分子动力学的影响越明显.此外,利用高分子玻璃化熵理论研究了端基缔合强度和分子量对遥爪型高分子熔体链段动力学的影响,理论预测与实验结果定性一致.研究结果为聚合物电解质的分子设计提供了指导.

MoS_(2)/PVA光热海绵的制备及其水蒸发性能

太阳能驱动界面蒸发是海水淡化和废水处理最有前途的技术之一。开发成本低廉、制备方法简单及光热转换效率高的太阳能光热材料是该技术实现规模应用的关键因素。以水为溶剂,聚乙烯醇(PVA)为基体,二硫化钼(MoS_(2))为光热材料,通过一锅法制备了聚乙烯醇负载二硫化钼(MoS_(2)/PVA)海绵。通过扫描电子显微镜和能量色散X射线谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、接触角分析仪和水蒸发测试仪表征了海绵的结构与性能。实验结果证实了MoS_(2)成功负载在PVA海绵基体中。研究了MoS_(2)的用量对MoS_(2)/PVA海绵的光吸收性能、光热性能以及太阳能驱动界面水蒸发性能的影响。结果表明:当MoS_(2)的质量分数为7.5%时,制备的MoS_(2)/PVA海绵在1 kW/m^(2)太阳光强度下具有最高的水蒸发速率,蒸发速率可达1.37 kg/(m^(2)·h),约为纯水蒸发速率0.31 kg/(m^(2)·h)的4.42倍,并且MoS_(2)/PVA海绵的水蒸发效率达到93.1%。

聚甲基膦酸乙二醇酯阻燃玻纤增强环氧树脂层压板的研制

环氧玻纤层压板广泛应用于多种领域,但该层压板具有易燃性。为了提高其阻燃性能,使用了实验室自制的一种新型磷系阻燃剂聚甲基膦酸乙二醇酯作为反应型阻燃剂进行阻燃改性。用阻燃剂与4,4-二氨基二苯甲烷固化剂,双酚A型环氧树脂制备树脂体系,对树脂基体黏度进行测试。然后将树脂基体浸胶到偶联剂KH550处理过的玻璃布上形成半固化片,并对半固化片性能进行了测试。多层半固化片热压为层压板,进行了层压板氧指数、垂直燃烧等级、弯曲性能测试、冲击强度和吸水率测试。结果表明:聚甲基膦酸乙二醇酯对该层压板的阻燃性能有显著性提高,当阻燃剂添加量3.1%,层压板通过UL-94 V-0级别且LOI为29.2%。阻燃剂添加量在3.1%以内对力学性能影响较小,弯曲强度基本稳定在500~520MPa之间,冲击强度基本稳定在145~165kJ/m^(2)之间,吸水率基本稳定在0.04%~0.06%之间。

含铝灰聚氨酯导热结构胶的制备与性能

以蓖麻油、IPDI、聚天门冬氨酸酯树脂以及聚四氢呋喃二醇为主要原料,制备了双组份无溶剂聚氨酯胶粘剂。以铝灰作为填料加入聚氨酯胶粘剂中,实现了铝灰的资源化回收利用。对产物进行红外表征,证明了蓖麻油成功引入聚氨酯长链上。研究结果表明:随着铝灰含量的增加,导热系数逐渐提高;拉伸强度整体呈现先下降再上升的趋势;当铝灰填料添加量在50%时,钢材剪切强度为6.43 MPa,拉伸强度为7.71 MPa,断裂伸长率为27.2%,导热系数可达到0.41W/(m·K),为空白对照组的228%。

液晶聚合物执行器的微加工方法及其应用

液晶聚合物是一种环境刺激响应的智能形变材料,由这种智能材料构建的微型执行器可以将外界的环境刺激直接转换为机械运动,无需复杂的能量转换部件和机械传动结构,因此液晶聚合物微执行器在微型机器人、智能传输、生物医学设备等领域具有良好的应用前景。液晶聚合物的微加工存在两个技术难点:微纳尺度的器件成型和液晶取向。本文从如何解决这两个技术难点出发,介绍了近几年液晶聚合物的微纳加工方法以及相应功能器件的潜在应用领域。

动态热机械分析技术在高分子形状记忆效应表征中的应用进展

形状记忆高分子(SMP)是指能够感知外界环境变化的刺激并响应这种变化,对其自身状态参数进行调整,从而回复到预先设定状态的一类高分子材料。目前SMP除能够实现研究最为广泛的不可逆双重形状记忆效应外,也能够展现复杂的三重形状记忆效应、多重形状记忆效应、恒定外力下的可逆双向形状记忆效应、无外力的可逆双向形状记忆效应及其形状可重构效应。通常聚合物的形状记忆效应能够使用动态热机械分析技术进行表征,通过控制SMP的应力、应变和温度能够实现变形、暂时形状的固定和形状的回复,从而得到应力-应变-温度循环热机械曲线,实现定量形状记忆性能,包括形状固定率(R_(f))、形状回复率(R_(r))、形状回复速率(V_(r))和形状回复力等。本文综述了动态热机械分析仪(TA-Q800)的拉伸模式在各种形状记忆效应表征中的应用,包括测试程序的选择、程序设置及其相对应的热机械循环曲线、参数计算和测试条件对形状记忆效应的影响,最后分析了研究中存在的问题并展望了未来发展方向。

结晶驱动共聚类肽在水溶液中自组装制备二维纳米片

两亲性嵌段共聚物在水溶液中可以组装形成亲水性部分为外壳,疏水性部分为内核的胶束。通过开环聚合和巯基-烯点击化学制备了侧链含氨基的聚(N-烯丙基甘氨酸)-b-聚(N-正辛基甘氨酸)((PNAG-g-NH_(2))-b-PNOG)两嵌段共聚物,并研究了其在水溶液中的结晶驱动自组装(CDSA)行为,结果表明,由于pH升高,氨基去质子化降低了PNAG-g-NH_(2)的亲水性,胶束的胶体稳定性降低,利于纳米片的形成。同时,缓慢冷却室温后后,由于PNOG结晶,更多纳米片形成,并且该胶束溶液pH调至6.5后,纳米片结构依然存在。通过透射电子显微镜(TEM)观察到二维不规则纳米片。

聚合物/无机纳米复合电介质介电性能及其机理最新研究进展

聚合物/无机纳米复合电介质由于其优异的电、热、机械等性能而成为电介质领域研究的热点。本文综述了该领域的最新研究进展,涉及纳米电介质的结构特性和介电性能及其机理,重点阐述了纳米电介质的界面特性和电阻率、介电常数、介质损耗、击穿场强、耐电晕老化、电树枝老化、陷阱、空间电荷等介电特性及其对应的微观和介观机理,并展望了纳米电介质未来的研究方向。

基于“离位”点阵预成型体ES-T300/GT910复合材料的工程化制备及性能研究

采用离位“点阵”技术,制备预成型织物ES-T300/GT910复合材料,设置粉粒粒径、挖板辊速度,收卷速度为影响因素,采用正交设计L 9(34)对工艺优化,并对基本力学性能与进行了测试。结果显示:定型剂粉末的粒径为80目、挖板辊速度比为0、收卷速度为0.2 m/min时可以获满意的定型剂质量分数(5.37±0.09)%;“离位”ES-T300/GT910预定型织物回弹性能良好,力学性能良好。离位“点阵”ES-T300/GT910预定型复合材料可以达到工程化制备的标准,综合性能良好。

PEO/LiClO_4纳米SiO_2复合聚合物电解质的电化学研究

将实验室制备的纳米二氧化硅和市售纳米二氧化硅粉末与PEO LiClO4复合 ,制得了复合PEO电解质 .它们的室温离子电导率可比未复合的PEO电解质提高 1～ 2个数量级 ,最高可以达到 1 2 4× 10 - 5S cm .离子电导率的提高有两方面的原因 :一是无机二氧化硅粉末的加入抑制了PEO的结晶 ,是二氧化硅粉末和聚合物电解质之间形成的界面对电导率的提高也有一定的作用 .在进一步加入PC EC(碳酸丙烯酯 碳酸乙烯酯 )混合增塑剂后制得的复合凝胶PEO电解质 ,可使室温离子电导率再提高 2个数量 ,达到 2× 10 - 3 S cm .用这种复合凝胶PEO电解质组装了Li|compositegelelectrolyte|Li半电池 ,并测量了该半电池的交流阻抗谱图随组装后保持时间的变化 ,实验观察到在保持时间为 144h以内钝化膜的交流阻抗迅速增大 ,但在随后的时间内逐渐趋于平稳 。

官能团转化法制备羧基硅油及其柔软性能研究

用氨值为 0 .2 895mmol/ g、Mn=5 2 6 0的氨丙基硅油 (APS)与环状二元酸酐如琥珀酸酐 (SA)、马来酸酐 (MA)、邻苯二甲酸酐 (PA)反应制得了三种不同羧烃基的硅油 (CAS) ,对其结构、性能进行了表征和测定。实验结果表明 :三种CAS均能改善聚酯 /粘胶纤维织物的柔软弹性、撕裂和断裂强度 ,但PA改性APS制备的CAS - 3硅油 ,其分子侧链中的邻羧基苯甲酰基对硅油的柔软性能有影响 ;另外较高分子量的CAS能提供织物更好的柔软性 ;而羧值变化对织物的吸湿性、回弹性影响较大 。

疏水缔合共聚物与表面活性剂的界面相互作用

采用界面张力弛豫法研究了疏水缔合聚合物聚丙烯酰胺/2-乙基己基丙烯酸酯[P(AM/2-EHA)]在正辛烷-水界面上的扩张粘弹性质,考察了不同类型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)、聚环氧乙烯醚(Tx-100)和十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)对其界面扩张性质的影响.研究发现,界面上的表面活性剂分子可以与聚合物的疏水嵌段形成类似混合胶束的聚集体,表面活性剂分子与聚集体之间存在快速交换.这种弛豫过程的特征时间远比分子在体相与界面间的扩散交换时短.当界面面积增大时,上述混合胶束中的表面活性剂分子能快速释放,在界面层内原位快速消除界面张力梯度,从而大大降低界面扩张弹性.界面上的CTAB分子与聚合物链节上的负电中心通过较强的电荷吸引作用形成复合物.当界面面积增大时,上述混合胶束中的CTAB分子释放较慢,界面张力梯度较大.非离子表面活性剂Tx-100分子量较大,扩散速率较慢,它在界面上与聚集体间的交换比阴离子表面活性剂SDS慢,其特征时间约为0.9s.

氯化镁增塑改性聚乙烯醇

以氯化镁为增塑剂,采用流延法制备了增塑改性聚乙烯醇(PVA).研究了氯化镁与PVA的相互作用以及氯化镁增塑改性PVA的结晶性能、热性能和机械性能.研究结果表明,氯化镁能与PVA大分子发生较强的相互作用,从而破坏PVA分子链内和链间的氢键,降低PVA的结晶度.氯化镁对PVA的热性能影响显著,PVA在加入氯化镁后的热分解过程由纯PVA的两段失重过程转变成三段失重过程.氯化镁可有效增塑PVA,其玻璃化转变温度降低,拉伸强度下降,断裂伸长率上升,储能模量下降.

相同软硬段质量配比聚醚酯弹性体PEG/PBT的结构与表征

以熔融缩聚法合成了一系列聚乙二醇 (PEG) /聚对苯二甲酸丁二醇酯 (PBT)聚醚酯热塑性弹性体 ,用NMR,FTIR,DSC及力学性能测试等方法表征了材料的结构及性能 .讨论了在相同软硬段质量配比下 ,不同软硬段长度对材料性能的影响 .结果表明 ,随着软段 PEG长度增加 ,硬段 PBT长度相应增长 ,弹性模量基本保持不变 ,抗拉强度。

NEPE推进剂固化交联的流变学研究

采用动态流变学方法研究了硝酸酯增塑聚醚(NEPE)推进剂的固化历程.结果表明,推进剂固化初期(黏流态)的储能模量(G′)和损耗模量(G″)随时间增加缓慢增大,G′<G″;固化中期推进剂药浆形成凝胶,G′和G″显著提高,且G′逐渐接近并超过G″;固化末期(黏弹态)的G′和G″随时间增大而趋于稳定,G′(～106Pa)明显大于G″(～105Pa).温度升高推进剂的凝胶时间(tgel)缩短,但推进剂在凝胶点和固化结束时的储能模量G′gel(622～781 Pa)和G′∞(831.1×103～868.3×103Pa)的变化不大.推进剂在固化初期(反应控制阶段)符合一级反应动力学关系,推进剂的固化过程符合Hsich动力学模型,由反应速率常数(kc)、凝胶时间(tgel)和特征松弛时间(τ)得到推进剂的表观反应活化能ΔEc,ΔEg和ΔEτ分别为129.6,122.1和120.6 kJ/mol.

聚并苯纳米颗粒与聚丙烯复合制备新型抗静电阻燃材料

用聚并苯纳米颗粒作为新型导电填料代替导电炭黑和石墨等,制备出具有抗静电阻燃性能的纳米聚并苯/聚丙烯复合材料.测定了复合材料的渗流转变区,讨论了纳米聚并苯含量对复合材料体积电阻率和表面电阻率的影响.实验结果表明,所制备复合材料的渗流转变发生在纳米聚并苯质量分数为16.7%～28.6%范围内,当纳米聚并苯含量为28.6%时,体积电阻率下降至2.09×107Ω·cm.另外,阻燃性能研究结果表明,当纳米聚并苯质量分数为23.1%时,复合材料在空气中可以自熄,因而可应用于矿井中抗静电阻燃塑料管道.

HDPE氧化交联与动态流变行为

研究了高密度聚乙烯 ( HDPE)熔体在 2 0 0℃的动态流变行为 ,比较了空气、氮气及加入抗氧剂 B2 1 5情况下体系动态粘弹行为的差异 .研究表明 ,在空气环境中 ,HDPE在低频区域出现特征粘弹行为 .随着测试前热处理时间的延长 ,动态储能模量 ( G )明显增加 ,在低频率 ( ω)区域 lg G ～lgω关系呈现平台特征 .同时损耗角 tanδ变小并出现极大值 .在氮气环境中 ,上述特征粘弹行为存在但不明显 .在加入抗氧剂的条件下 ,特征粘弹行为完全消失 .这些现象归因于高温下

反相微乳液合成30～100nm磁性聚合物纳米微球

利用反相微乳液一步法成功地制备了磁性聚合物纳米微球,微球粒径在30～100nm左右,均一性较好,研究表明,Fe(Ⅱ)浓度对微乳液和微胶乳的稳定性有很大影响,碱的种类、AOT和单体的含量能控制微球粒径,用振动探针式磁强仪(VSM)测定了不同比例的[Fe(Ⅱ)]/[Fe(Ⅲ)]所合成的聚合物微球的磁性,发现温度对合成高磁饱和强度和超顺磁性起关键作用,合成的磁性聚合物微胶乳透明且稳定性较好。