自修复弹性体材料的研究进展及应用

综述了基于外援型和本征型2种体系的弹性体材料自修复机理和自修复技术在弹性体材料中的应用,并展望了自修复弹性体材料在载人航天领域的应用前景。

基于多重氢键的自修复超分子聚氨酯弹性体

多重氢键是一类具有较高结合强度及动态可逆性质的超分子作用,在线型聚合物中可形成物理交联网络,提高材料机械强度的同时赋予材料良好的自修复能力。以聚四氢呋喃、六亚甲基二异氰酸酯、2,4-二氨基-6-羟基嘧啶为原料,合成了具有多重氢键物理交联结构的聚氨酯。当聚四氢呋喃与扩链剂2,4-二氨基-6-羟基嘧啶的物质的量的比为7∶3及5∶5时,可得到兼具力学强度与自愈能力的超分子聚氨酯弹性体。利用核磁共振氢谱、红外光谱、凝胶渗透色谱、差示扫描量热分析、流变测试表征了弹性体的结构和基本性质。通过对2组弹性体力学性能及自愈性能的比较发现,不同的组成比例改变了多重氢键形成的物理交联强度及分子链的运动能力,聚四氢呋喃与扩链剂物质的量的比为7∶3时,材料具有较高的断裂伸长率(1280%);物质的量的比为5∶5时,材料在循环拉伸中具有更好的形变回复能力,应力松弛更慢;两组弹性体在60℃环境下均表现出一定的自修复能力。

聚脲弹性体在高端领域的研究进展

总结了聚脲弹性体的发展,详细介绍了聚脲弹性体在航空航天、军事、可穿戴设备及医疗等高端领域的国内外研究情况,指出了目前研究中的一些不足之处和未来的发展方向,旨在为聚脲弹性体后续的研究提供一定的帮助。

不同填料补强的IIR/PP型TPV材料性能对比

以炭黑、白炭黑和轻质碳酸钙为补强填料,通过动态硫化法制备了不同填料补强的丁基橡胶/聚丙烯(IIR/PP)型热塑性硫化胶(TPV)材料。研究表明,不同填料与基体材料的相容性均良好,不同填料补强的TPV材料耐热性能相差不大。轻质碳酸钙填料补强的TPV具有相对较高的硬度和拉伸强度,更低的压缩永久变形值,但其热氧老化性能相对较差。炭黑和白炭黑填料补强的TPV材料热氧老化性能保持得相对更好。

燃料油与紫外光共同作用下热塑性聚氨酯结构与性能演变规律

热塑性聚氨酯(Thermoplastic polyurethanes, TPU)良好的耐磨性和耐油性等优点使其在油料储运领域广泛应用,但在使用过程中,燃料油和紫外光的共同作用会加速TPU老化。开展燃料油与紫外光共同作用下TPU结构与性能演变规律研究,对于保证油料储运容器的使用安全性,改善耐油性能具有重要的指导意义。本工作将TPU分别经模拟燃料油B液、汽油、柴油、航空煤油浸泡后,与未进行油料处理的样品同时进行紫外光老化,采用FTIR、力学性能测试、凝胶渗透色诱测试(GPC)等表征方法分析TPU经不同时间老化后结构和性能的变化规律,并对燃料油处理会加速TPU结构和性能变化的原因进行了分析。结果表明,随着紫外老化时间延长,真空热处理紫外老化样品和油料处理紫外老化样品红外谱中的-N-H键、醚键等化学键遭到破坏,但油料处理样品变化趋势更明显;随着紫外老化时间延长,B液处理样品分子量表现出先减小后略有增大的趋势,说明TPU化学键先发生了断裂,随后在光辐照的作用下发生了交联等反应;紫外老化100 h后,B液、汽油和航煤处理的样品的力学性能均基本丧失;紫外老化200 h后,柴油处理样品的力学性能基本丧失;通过对处理后的B液进行富集和红外分析,发现TPU与油料接触后,材料中的抗老化剂会析出,使其抗紫外老化性能明显降低。

橡塑共混型热塑性弹性体的研究进展

对橡塑共混型热塑性弹性体(TPE)的发展历程、制备原理、微观结构以及制备技术进行系统阐述与分析,并对其产业化应用与发展趋势进行展望。橡塑共混型TPE兼具传统硫化胶的高弹性和耐候性以及塑料的高温塑化加工性,且制备工艺简单、性能可调范围广、设备投资成本低。动态硫化共混法为橡塑共混型TPE的制备开辟了新途径。橡塑共混型TPE作为新型环保材料正逐步部分取代传统橡胶或塑料并广泛应用。

撕裂模式下乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/氯丁橡胶热塑性硫化胶的Mullins效应及其可逆回复

采用动态硫化法制备了乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)/氯丁橡胶(CR)热塑性硫化胶(TPV),对其微观形貌、撕裂强度、撕裂模式下的Mullins效应、热处理后的可逆回复行为及其机制进行了研究。结果表明,EVA/CR TPV橡塑质量比为30/70时其撕裂模式下的应变和撕裂强度较高,橡胶相与树脂相呈“海-岛”结构;撕裂模式下EVA/CR TPV的单轴循环测试中表现出明显的Mullins效应,增大应变时,其最大撕裂强度、瞬时残余应变、内耗值和阻尼因子均增加,但应力软化因子趋于下降;随着热处理温度的上升,Mullins效应的可逆回复效果获得改善,且温度为70℃时其可逆回复行为最好。

橡胶增韧环氧树脂的研究进展

从增韧机理、增韧方法、协同改性和影响因素4个方面综述了橡胶增韧环氧树脂的研究进展及存在问题,并展望了其未来发展前景。

膨胀石墨改性氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物/聚丙烯弹性体的制备与性能

分别采用膨胀石墨和纳米Fe3O4插层膨胀石墨改性氢化苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)/聚丙烯(PP)弹性体材料,探讨了膨胀石墨用量及纳米Fe3O4插层复合膨胀石墨对弹性体拉伸性能、回弹性和导电性能的影响规律。结果表明,膨胀石墨的加入可有效提高SEBS/PP弹性体的回弹性和导电性能,当膨胀石墨用量为3.5份(质量)时,弹性体的回弹性最佳,表面电阻率最低,但其拉伸强度有所下降。采用纳米Fe3O4插层膨胀石墨改性SEBS/PP弹性体可有效改善其拉伸性能,并可进一步降低表面电阻率和体积电阻率。

杜仲胶/聚乳酸形状记忆热塑性硫化胶的制备及性能

将生物基高分子材料杜仲胶(EUG)和聚乳酸(PLA)通过动态硫化技术制备了具有形状记忆性能的热塑性硫化胶(EUG/PLA TPV)。通过扫描电子显微镜、差示扫描量热、动态力学和力学性能测试及热机械循环分析等手段分别考察了EUG/PLA TPV的微观形貌、相容性、热性能、动态力学和力学性能及形状记忆性能。结果表明,增容剂腰果酚有效改善了EUG相与PLA相之间的相容性,从而提高了EUG/PLA TPV的力学性能。当橡塑质量比为5/5时,拉伸强度为10.5 MPa,扯断伸长率达到286%,是纯PLA的约48倍。EUG/PLA TPV具备特殊的双连续相结构,可以赋予其良好的形状记忆性能,形状固定率最高达到93%左右,形状回复率最高达到98%左右。

动态交联生物基杜仲胶/乙烯-乙酸乙烯酯及性能研究

采用生物基弹性体杜仲胶(EUG)作为橡胶相,乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)作为塑料相,通过熔融共混和动态全硫化技术制备一种新型生物基热塑性硫化胶(TPV).通过扭矩变化、溶胶凝胶含量、红外光谱、透射电子显微镜和力学性能等研究EUG/EVA TPV的交联过程和橡塑比对其微观相态结构和性能的影响.研究结果表明:EUG/EVA TPV在动态硫化过程以EUG相交联为主,其相态结构为典型的“海-岛”结构,交联的EUG相均匀地分散在EVA基体中;当EUG与EVA的质量比为5∶5时,EUG/EVA TPV的力学性能较优,拉伸强度为5.9 MPa、断裂伸长率为295%.实验制备的EUG/EVA TPV具有良好的机械性能和弹性,有望应用于汽车和电子等领域.

丁腈橡胶改性软质透明PVC体系的应用研究

对比了经丁腈橡胶改性后的软质透明PVC在硬度、比重、抗张强度、伸长率、透光率、雾度、低温性能以及加工性能上与未改性时的性能差异情况。结果表明:随丁腈橡胶添加比例的增大,PVC体系的柔软度提高,同时透光率下降,雾度、平衡扭矩和物料温度增加。丁腈橡胶添加比例为10%时,PVC体系的抗张强度及伸长率增加,添加比例小于20%时,能有效改善PVC的低温性能。丁腈橡胶改性软质透明PVC的有效添加比例不宜超过20%,超过20%会导致低温性能和透光率下降明显,同时加工难度增加。

天然橡胶/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物/高密度聚乙烯热塑性硫化胶的制备及其性能研究

制备天然橡胶(NR)/乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)/高密度聚乙烯(HDPE)热塑性硫化胶(TPV)并研究其性能。结果表明,当动态硫化时间为8 min、EVA用量为12份、炭黑N330用量为40份时,NR/EVA/HDPE TPV的综合物理性能最好。

GAP型含能热塑性弹性体的合成及研究进展

概述了含能热塑性弹性体(ETPE)的概念、发展及优势,综述了近年来聚叠氮缩水甘油醚(GAP)型ETPE的合成和研究进展,分析了目前存在的问题和不足,并展望了GAP型ETPE的未来发展趋势及应用前景。

聚碳酸酯聚氨酯弹性体的合成与性能研究

采用了聚碳酸 1,4 -丁二醇酯 ( PBC)、聚碳酸 1,6-己二醇酯 ( PHC)和聚碳酸 1,5 -戊二醇 - 1,6-己二醇酯 ( PHPC,其中己二醇链节与戊二醇链节之比为 3∶ 2 )软段 ,4 ,4′-二苯基甲烷二异氰酸酯 / 1,4 -丁二醇 ( MDI/ BDO)为硬段 (其质量含量为 4 0 % )合成出了一系列的聚碳酸酯聚氨酯 ( PCU)弹性体。其拉伸强度约为 4 0 MPa～ 60 MPa,断裂伸长率为 30 0 %～ 4 0 0 %。研究了软段结构、软段分子量对 PCU力学性能、微相分离结构的影响。结果表明 ,软段分子量越大 ,微相分离程度越大。软段为 PHPC的聚氨酯回弹性能明显优于软段为 PBC和 PHC的聚氨酯。

异佛尔酮二异氰酸酯基聚醚聚氨酯弹性体的热行为

采用熔融预聚二步法合成了以环氧乙烷 -四氢呋喃无规共聚醚为软段 ,异佛尔酮二异氰酸酯和 1,4 -丁二醇为硬段的热塑性聚氨酯弹性体 ,利用 DSC、DMA和 TG对聚合物的热行为进行了研究。结果表明 ,异佛尔酮二异氰酸酯基聚醚聚氨酯弹性体具有典型的微相分离特征 ,随着硬段含量的增加 ,微相分离程度增加。

聚氨酯弹性体及其微相分离

聚氨酯弹性体是一类重要的热塑性弹性体 ,微相分离结构能显著影响其性能。介绍了聚氨酯弹性体微相分离的影响因素、研究手段和表征方法。可以采用加入微相分离促进剂和离子化的方法来改善聚氨酯弹性体的微相分离 ,提高其物理性能。聚氨酯弹性体在复合固体推进剂中有着广泛的应用前景 。

废胶粉/聚丙烯热塑性弹性体的界面增容研究

采取多种相容剂和反应加工手段,设计轮胎胎面废胶粉(WRP)与聚丙烯(PP)体系的不同界面,旨在制备出性能优异的热塑性弹性体(TPE)。研究了纯WRP/纯PP、三元乙丙橡胶(EPDM)包覆WRP/纯PP、丁苯吡橡胶(BSPR)包覆WRP/接枝马来酸酐聚丙烯(MPP)/PP、特殊高分子相容剂(SMC)包覆WRP/纯PP、原位接枝胺基WRP/MPP/PP、动态接枝纯WRP/纯PP等六种体系制备的TPE的性能,WRP/树脂质量比为70/30。结果表明,采用后三种体系制备的TPE性能优良,已经接近天然橡胶/聚丙烯TPE的性能水准,但WRP必须用酚醛树脂进行改性。据此,提出强界面和合适的界面模量过渡是制备废胶粉/树脂热塑性弹性体的关键。TEM的相态研究表明:胶粉的分散粒径在几到十几个微米之间,较原始粒径有很大的细化。

CaSO_4晶须与EPDM/PP共混型热塑性弹性体复合材料的研究

研究了ＣａＳＯ４晶须与三元乙丙橡胶／聚丙烯共混型热塑性弹性体复合材料的物理机械性能、耐热性能、热老化性能、材料的各向异性、流变性能，考察了复合材料物理机械性能与晶须用量、界面特性、弹性模量等之间的依赖关系。应用ＳＥＭ观察和ＤＳＣ热分析以及ＴＧ热重分析研究了复合材料结构－性能间关系中存在的一些制约机理。

动态硫化EPDM/PP热塑性弹性体动态力学性能的研究

应用动态热力学分析仪测定了动态硫化 EPDM/ PP共混物的动态力学行为、Tg峰的变化 ,表明 PP的非晶部分与 EPDM具有部分互溶性 ,同时讨论了共混物动态模量的特点。研究了不同橡塑比、硫化剂和软化剂用量对动态硫化 EPDM/