微相分离型聚丙烯热塑性弹性体的力学性能

为了制备相畴尺寸均匀、细小,形态结构易控,力学性能稳定的聚丙烯热塑性弹性体(PTPE),设计出了从聚丙烯(PP)与弹性体的均相体系出发,利用在硫化过程中的能效应使之发生微相分离,能效应和熵效应控制组分相畴的尺寸和形态以制备PTPE的原理和技术,研究了橡/塑比、橡胶配比、PP相对分子质量、引发剂用量、架桥剂用量、反应温度对样品化学结构和力学性能的影响。结果表明,在125℃反应温度下样品配方为:橡塑质量比为70/30、乙丙橡胶与丁苯质量比为80∶20、引发剂用量为2.14份、架桥剂用量为18.2份时,制得试样的综合力学性能最佳,拉伸强度、100%定伸应力、扯断伸长率、撕裂强度、扯断永久变形分别为11.25 MPa、8.78 MPa、384%、58.5 kN/m、78%。

不同软段的长碳链聚酰胺弹性体的合成与性能

为研究软段种类对聚酰胺(PA)弹性体性能的影响,合成了具有不同性能的热塑性PA弹性体(TPAE)。以十二碳二元酸、十二碳二元胺和三种不同种类的聚醚[聚环氧乙烷(PEO)、聚环氧丙烷(PPO)和聚四氢呋喃(PTHF)]为原料,采用一步法分别合成了三个系列的PA1212基热塑性弹性体。采用傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱确定了TPAE的成功合成,通过差示扫描量热分析、热失重分析、动态力学分析(DMA)、力学性能测试、吸水性能测试和电阻率测试对TPAE的性能进行了表征。结果表明,合成的TPAE的熔点高于170℃,热分解温度高于410℃,其中PEO系列弹性体的熔点和结晶温度较高。DMA测试结果表明PEO软段与PA硬段相容性最好,而PPO系列弹性体在-50~-40℃之间的tanδ大于0.3,表明此种材料在低温下具有良好的阻尼性能。PEO系列弹性体力学性能最优,拉伸强度在30~38.5 MPa之间,断裂伸长率高于620%,且拥有较高的吸水性能,饱和吸水率可达到30.2%,体积电阻率相对于PA1212降低了6个数量级。而PTHF系列弹性体有着最低的吸水率,饱和吸水率低至1.4%。三种材料可以应用于不同场景。

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。

弹性体型胶粘材料在大庆油田裂缝性漏失中的应用研究

针对大庆油田深部裂缝性地层漏失严重、桥塞堵漏材料堵漏效果不佳的问题,引入了弹性体型胶粘材料,与桥塞堵漏材料复配,形成了热塑性复合堵漏技术,室内实验表明该技术可抗温160℃,承压5 MPa,封堵4 mm内裂缝。在大庆油田25口深井中进行了现场试验和应用,现场数据表明热塑性复合堵漏技术较桥塞堵漏技术堵漏效果更佳,堵漏成功率100%,承压7.5 MPa,未发生由于恶性漏失导致提前完钻的情况。

CPE增容TPU/PVC共混弹性体及相形态

为提高热塑性聚氨酯弹性体(TPU)与聚氯乙烯(PVC)的相容性,以氯化聚乙烯(CPE)为增容剂,经双螺杆挤出机熔融共混制备TPU/PVC共混型热塑性弹性体,测试了不同CPE用量的共混弹性体的拉伸强度、断裂伸长率和硬度等力学性能,以及动态流变性能、动态力学性能和热稳定性。通过扫描电子显微镜(SEM)对共混弹性体的相态结构进行研究。结果表明,当TPU/PVC质量比为70/30时,共混弹性体综合力学性能最佳,拉伸强度为19.92 MPa,断裂伸长率为972%。随着CPE用量的增加,TPU/PVC共混弹性体的拉伸强度、断裂伸长率、硬度等均先增大后减小;CPE用量为6份时,TPU/PVC共混弹性体拉伸强度达到最大,为23.73 MPa,相较未加CPE时提高19.1%。加入CPE的共混弹性体复数黏度和储能模量均呈下降趋势。此外,CPE的加入还能有效提升弹性体高温热稳定性,TPU和PVC两种组分的损耗因子峰内移靠近,共混弹性体液氮脆断面的SEM照片显示PVC相筹明显变小且更为均匀,以上说明CPE对共混弹性体的增塑、增容作用明显,且CPE用量为6份时增容效果最佳。

磁流变弹性体及其振动控制应用综述

磁流变弹性体是将磁性颗粒(微米级)分散到聚合物弹性体中制备而成的一种磁控智能材料,其不仅拥有颗粒增强复合材料的优异力学特性,还具备迅速、连续且可逆的磁控特性,在智能传感、电磁屏蔽及缓冲减振等领域具有广泛的前景。为了促进磁流变弹性体及其振动控制技术的发展,综述了磁流变弹性体的材料组成,制备方法。总结了磁流变弹性体在振动控制领域的应用现状及对应用前景进行了展望。

喷涂聚氨酯弹性体加固砌体墙抗震性能试验研究

为提高村镇砖砌体墙结构抗震性能,采用喷涂聚氨酯技术对其进行加固。设计并制作了一片未加固砌体墙与两片加固后砌体墙,进行水平低周往复加载试验,主要研究加固形式(单面喷涂及双面喷涂)对砌体墙破坏形态、滞回特性、骨架曲线、变形性能、耗能能力和刚度退化等的影响。试验结果表明:喷涂聚氨酯弹性体可有效限制墙体开裂并延缓刚度退化,显著提高墙体的变形性能及耗能能力,而对墙体承载力及刚度影响有限。相较于单面喷涂加固,双面喷涂加固可更有效限制裂缝发展,维持墙体整体性,进一步提高墙体滞回性能、变形能力及耗能能力。

非侵入式翼伞操纵绳张力传感器弹性体设计和有限元分析

针对目前的张力传感器难以用于翼伞操纵绳张力测量的问题,根据翼伞操纵绳张力的特点,设计了一种非侵入式的张力传感器结构。利用Ansys软件对设计的传感器弹性体进行了有限元仿真分析,研究了不同的结构参数对传感器弹性体的影响,给出了最佳的弹性体结构参数。

微纳层叠技术对ACM/PP热塑性弹性体性能的影响

采用微纳层叠共挤出技术制备了ACM/PP热塑性硫化胶(TPV),研究了动态硫化温度、橡塑比、相容剂含量、炭黑与增塑剂含量对TPV力学性能与耐油性能的影响。结果表明,当动态硫化温度为190℃时,TPV具有较好的力学性能,拉伸强度、断裂伸长率、硬度、压缩永久变形分别为12.83 MPa、104.67%、86.50%、50.00%;随着TPV橡塑比的增大,材料的拉伸强度、断裂伸长率、硬度、耐油性能明显降低;当相容剂PP-g-MAH(马来酸酐接枝聚丙烯)的含量为15份时,TPV的综合力学性能与耐油性能最佳;TPV的拉伸强度、压缩永久变形、硬度随炭黑含量的增加而升高,随增塑剂DOTP含量的增加而降低,TPV的耐油性随炭黑含量的增加而提高,随DOTP含量的增加而变差,TPV的断裂伸长率随炭黑与DOTP含量的增加而降低。

茂金属聚丙烯/聚丁烯弹性体复合材料的制备及其控制降解特性研究

茂金属聚丙烯(mPP)具有结晶度高、微晶尺寸小、分子量分布窄以及熔体流动速率易调控等优势,是熔喷无纺布专用料的优质原料。实验结果显示,聚丁烯弹性体(PBt-TPE)加入mPP,可降低mPP的结晶度,减小其微晶尺寸,还能降低其熔体黏度,提高其柔韧性。PBt-TPE也会降低mPP的化学降解反应速率,相应调控mPP/PBt-TPE共混体系的降解过程,可以获得分子量分布更窄的mPP/PBt-TPE复合物。丙烯基弹性体(POE)可以在一定程度上促进mPP/PBt-TPE共混体系的降解反应,获得分子量更低、分子量分布更窄的mPP/PBt-TPE复合体系,进一步改善复合材料的熔喷加工性能。

含能热塑性弹性体推进剂研究进展

含能热塑性弹性体推进剂具有高能量、力学性能优异、可循环利用、可回收等优点,近年来成为固体推进剂发展的重要方向。总结了常见的含能热塑性弹性体的综合性能;论述了含能热塑性弹性体推进剂在高能、高燃速、钝感、低特征信号和富燃料推进剂等领域的研究进展;介绍了压延成型、模压成型、螺压成型和熔铸成型四种含能热塑性弹性体推进剂的制备工艺;综述了含能热塑性弹性体推进剂的重复加工性能和回收利用工艺;指出了目前该类推进剂存在的问题和不足,并对其未来发展方向进行了展望。

面向软体机器人的磁流变弹性体变刚度模型研究

软体机器人在柔性抓取时存在手爪刚度单一不足的情况,而且磁流变弹性体的变刚度范围有限,本文提出了一种变刚度范围大的磁流变弹性体模型。在磁流变效应基础上设计了一种以磁流变弹性体为主体材料的“菱形”变刚度模型,并给出了3D打印模型与铸造技术工艺。通过电磁铁产生的磁场,构建了一种磁-力耦合模型,分析了“菱形”变刚度模型主要刚度变化关系,探索了影响模型变刚度的因素。通过建立的实验平台,结果表明:本文提出的“菱形”模型可以大幅提高磁流变弹性体的变刚度范围,并且可以实现通过控制电流大小来控制模型的刚度大小,含有3个“菱形”结构的模型在磁场下刚度变化的百分比可以高达约58%,可使磁流变弹性体作为类“皮肤”应用在软体机器人手爪上。

具有智能蒙皮潜质的磁流变弹性体磁力学特性

变体飞机的难点之一在于变形机翼,而变形机翼的难点之一在于变形蒙皮,其中后者的研究难度长期以来被忽视。以往很多变形翼蒙皮的研究与设计中,一般更加关注基于力学特征的智能材料。本文从变体结构中的变形蒙皮特性与需求出发,简述了变形蒙皮的研究进展,论述了磁流变弹性体(MRE)的概念、材料组成以及功能等内容,以及磁流变弹性体磁力学的相关表征。

桥梁无缝伸缩缝树脂弹性体路用性能试验研究

无缝伸缩缝是一种新型的桥梁伸缩缝,为研究无缝伸缩缝树脂弹性体路用性能,探究应用于桥梁中小位移伸缩缝的可行性。该文通过60℃车辙试验、-10℃低温小梁弯曲试验、动态模量试验、泊松比试验和Overlay Test(OT)试验对树脂弹性体的高低温稳定性、变形性能和疲劳抗裂性能进行了对比研究。试验结果表明:树脂弹性体60℃动稳定度>31 000次/mm,-10℃低温弯曲应变>43 000×10^(-6),不同温度和荷载条件下动态模量为10~12MPa,拉伸/压缩泊松比为0.030~0.050,OT试验断裂能相对TST弹塑体提高59%。桥梁无缝伸缩缝树脂弹性体具有优异的高低温性能,对温度和荷载频率不敏感,是一种泊松比低、抗疲劳开裂能力较强的材料,更能满足桥梁中小位移伸缩缝的行车和变形要求。

聚乳酸/聚烯烃弹性体共混体系的发泡行为

为研究聚乳酸(PLA)共混体系的界面相互作用对发泡材料泡孔结构的影响,选择聚烯烃弹性体(POE)和马来酸酐接枝聚烯烃弹性体(POE-g-MAH)分别与PLA共混,制备PLA/POE和PLA/POE-g-MAH共混物,然后利用釜压发泡,制备共混体系发泡材料。首先,利用扫描电子显微镜(SEM)观察了POE和POE-g-MAH在PLA中的分散情况;然后,利用旋转流变仪研究了PLA/POE和PLA/POE-g-MAH共混体系的流变行为;最后,利用SEM研究了PLA/POE和PLA/POE-g-MAH共混体系发泡材料的泡孔结构,通过测试样品发泡前后的密度计算了膨胀倍率,并探讨了界面相互作用对泡孔结构的影响。结果显示,随着弹性体含量增加,POE和POE-g-MAH的相区尺寸都随之增大,后者的相区尺寸较小;POE和POE-g-MAH含量增加,体系的复数黏度和储能模量也都增大,由于后者与PLA的界面相互作用更强,因此其体系复数黏度和储能模量增大得更显著;当弹性体质量分数为10%和20%时,POE的加入可增强体系的气泡异相成核,因此形成的泡孔尺寸较小,而POE-g-MAH的加入有利于泡孔生长,因此形成的泡孔尺寸较大;在90℃发泡后,PLA/POE-g-MAH10和PLA/POE-g-MAH20发泡材料的膨胀倍率比PLA/POE10和PLA/POE20的更大。

动态硫化热塑性弹性体材料及其应用

申请公布号CN 118047997 A涉及热塑性弹性体材料技术领域,公开了一种动态硫化热塑性弹性体材料及其应用。本发明的动态硫化热塑性弹性体材料包含质量比为(1~4)∶(0.8~0.97)∶(0.03~0.2)的三元乙丙橡胶、聚丙烯和嵌段共聚物组合物。本发明提供的动态硫化热塑性弹性体材料兼具高强度和低永久变形性能。

4D打印可编程液态金属-液晶弹性体软体致动器

为了得到能够可控制形变的液晶弹性体,提高其在软体致动器和软体机器人领域的应用潜力,本文报道了一种基于液态金属(LM)-液晶弹性体(LCE)的光驱动软体致动器。该软体致动器通过4D打印技术制备而成,展现出了良好的形变可编程性。通过超声将LM分散在乙醇中,随后将LM微米颗粒混合到配置好的液晶溶液中得到均匀的LM-LCE墨水,利用4D打印技术对其墨水的取向结构进行编程,最终制备出具有特定形变的软体致动器。通过4D打印,分别制备了具有交替正交和圆锥形阵列取向结构的LM-LCE软体致动器。该致动器具有良好的光热性能,在808 nm红外激光照射下,在10 s内致动器表面温度可达120℃。基于优越的光热性能,交替正交取向结构的致动器可以快速产生弯曲形变;而圆锥形阵列取向结构的致动器则以螺旋中心为顶点产生凸起形变。基于4D打印技术,LM-LCE的光驱动软体致动器具有良好的形状可编程性,在动态和复杂的环境中展现出更加优异的适应性及可调节性,有望在医疗、军事和软体机器人领域得到广泛应用。

热塑性聚酰胺弹性体合成研究进展

热塑性聚酰胺弹性体(TPAE)是一种由聚酰胺为硬段和聚醚或聚酯等为软段构成的多嵌段共聚物,具有密度低、热稳定性好和耐磨性优等优异性能。TPAE的硬段和软段主要通过它们之间不同类型的端基反应连接,包括羧基与羟基、羧基与氨基、异氰酸酯基与羧基、酰氯与氨基、异氰酸酯基与氨基等官能团之间的缩合反应。本文综述了TPAE合成的研究进展,系统介绍了缩聚反应法、聚加成反应法、原位聚合反应法及其它合成TPAE的方法的反应机理与特点,并分析讨论了它们的优缺点。

弹性体阻尼材料的研究进展

弹性体阻尼材料具有独特的动态粘弹性行为,被广泛应用于减震、降噪等多个领域。在实际应用过程中,弹性体阻尼材料常面临有效阻尼温域窄、损耗因子较低的问题。拓宽有效阻尼温域、提高损耗因子是目前开发高性能弹性体阻尼材料的主要方向。从弹性体阻尼材料的阻尼机理出发,阐述了分子链形态与结构、温度及振动频率、弹性体组成体系对弹性体阻尼材料阻尼性能的影响。介绍了弹性体阻尼材料的改性方法及近几年来的最新研究进展。

电缆绝缘用聚丙烯/弹性体复合材料的高温介电性能

为研究弹性体含量对聚丙烯(PP)不同温度下介电性能的影响,制备了不同聚烯烃弹性体(POE)含量的试样,并通过添加β成核剂的方式对聚丙烯晶型进行调控,以优化聚丙烯/弹性体复合体系的高温介电性能。试验结果表明,相较于POE体系,POE/成核剂体系的柔韧性和高温力学的稳定性提高,高温交流击穿强度也明显改善,90℃时,POE40-β的交流击穿强度比POE40高11.4%。此外,β成核剂的引入抑制了POE体系高温低频下相对介电常数的上升现象,并大大降低了高温下的损耗,90℃时,工频下的介质损耗因数从10^(-2)降到10^(-3),下降了一个数量级。研究结果表明,β成核剂的添加不仅可以改善聚丙烯/弹性体复合体系的力学性能和高温击穿强度,还提高了聚丙烯和弹性体的相容性,削弱了界面极化的作用,使其表现出更为优异的介电性能。