北京化工大学张立群教授获得日本化学工学会亚洲研究奖

2012年3月14—16日,日本化学工学会（SCEJ）春季学术年会暨学会成立75周年庆典在日本东京召开。北京化工大学张立群教授作为该学会亚洲研究奖（SCEJ Asia Research Award）的获得者应邀参加会议,并作了题为＂Science and Technology of Elasto-meric Polymer Nanocomposites＂的获奖报告。

热塑性弹性体的研究进展

热塑性弹性体(TPE)兼具塑料和橡胶的特性,是近年来发展较快的一种新型高分子材料。文章介绍了苯乙烯类、聚氨酯类和聚烯烃类3类消耗量最大的热塑性弹性体,并对聚烯烃类热塑性弹性体中采用动态硫化技术制备的热塑性硫化橡胶的国内外研究进展进行了综述。

可降解生物弹性体的研究进展

可降解生物弹性体是医用高分子材料的一种,由于具有高的柔韧性和弹性,以及与人体许多软组织相匹配的力学性能,因此在生物医学上展示出巨大的应用潜力。综述了几种目前正在研究的可降解生物弹性体,还特别报道了笔者所在课题组正在开展的关于可降解生物弹性体的研究。

生物基弹性体的研究进展

石油基合成弹性体发展迅速但存在不可持续的问题,且日益受到节能减排的压力;天然橡胶受环境和气候影响较大,产量有限,我国天然橡胶自给不足,严重依赖进口。面对上述挑战,以太阳能为源头,开发不依赖于化石资源的新一代生物基弹性体是解决橡胶资源短缺的有效手段,也是保障全球橡胶资源安全、长久、稳定供应的必由之路。本文综述两类生物基弹性体的最新研究进展。目前主要有两种思路制备生物基弹性体,一种是利用生物基单体(如乙烯、异戊二烯、衣康酸)通过传统的合成工艺制备生物基异戊橡胶、生物基三元乙丙橡胶、生物基衣康酸酯弹性体等生物基合成弹性体,其性能可与传统非生物基工程弹性体相媲美,有望直接替代现有工程弹性体;另一种是提取植物体自然生成的弹性体如天然橡胶、杜仲胶、蒲公英橡胶等。在双碳战略背景下,随着微生物发酵技术和基因工程技术的迅速发展,生物基弹性体的成本会逐渐接近传统橡胶,其具有广阔的发展前景。

聚合物基阻尼材料的研究进展

结合近年来聚合物基阻尼材料的研究成果,综述聚合物基阻尼材料的阻尼机理和国内外制备阻尼材料的传统技术方法和新技术方法。重点介绍压电阻尼材料、磁性阻尼材料、梯度阻尼材料和有机杂化阻尼材料的研究进展。指出阻尼材料的发展方向:一是制备具有宽温域范围、高阻尼因子的阻尼材料,二是制备功能化阻尼材料,三是制备绿色环保阻尼材料。

淀粉/炭黑/SBR/BR复合材料的性能研究

采用改性淀粉部分替代炭黑制备淀粉/炭黑/SBR/BR复合材料,研究间苯二酚-甲醛(RF)树脂或偶联剂KH-550改性淀粉对复合材料性能的影响。结果表明:偶联剂KH-550的改性效果优于RF树脂;RF树脂或偶联剂KH-550能够对淀粉和橡胶基体的界面起到增强作用;与加入RF树脂改性淀粉的复合材料相比,加入偶联剂KH-550改性淀粉的复合材料耐磨性能较差,但抗湿滑性能较好。

碳纳米管/Al_2O_3/硅橡胶导热复合材料结构和性能的研究

将碳纳米管混入Al2O3/硅橡胶复合材料中,制得了导热硅橡胶复合材料并对其进行了研究。结果表明:随着碳纳米管用量的增加,材料导热性能逐渐增加;碳纳米管有助于填料网络结构的形成,达到了协同增加导热性能的效果;原预想碳纳米管在体系中伸展后能形成导热通路,可大幅提高导热效率,但由于开炼共混时未能保存住其高长径比的特点,增益效果不够显著。

丁腈橡胶/石墨纳米复合材料的制备、结构及性能研究

采用乳液共混、直接共混及溶液共混等方法制备了丁腈橡胶/石墨复合材料,并用电子显微镜和X-射线进行了观察和衍射测试。结果表明,采用乳液共混可以制备出同时具有插层和剥离结构的纳米复合材料。随着石墨用量的增加,所得复合材料的力学性能(特别是小应变下的应力)逐渐提高,同时动态力学性能也有了显著的改善。另外,该复合材料还表现出多种优异的功能特性,如高气密性、高导电性和高导热性、低的摩擦系数和较好的耐磨损性能。

改性淀粉/炭黑/丁苯橡胶复合材料的耐疲劳性能研究

采用硅烷偶联剂KH-550对淀粉进行改性,制备改性淀粉/炭黑/丁苯橡胶复合材料,并对其耐疲劳性能进行研究。结果表明:与未加改性剂的胶料相比,加入改性剂的混炼胶焦烧时间和正硫化时间缩短,转矩变化不大,硫化胶综合物理性能较好;当改性剂用量为1份时,复合材料的耐疲劳性能最好;复合材料的耐疲劳性能与其300%定伸应力、抗切割性能及应力松弛相关。

纳米凹凸棒土/氯丁橡胶复合材料耐磨性的研究

采用机械共混法制备了凹凸棒土(AT)/氯丁橡胶(CR)纳米复合材料,探讨了AT用量、改性剂种类及用量和硫化剂体系等对复合材料耐磨性能的影响,还观察了使用不同改性剂制备的复合材料阿克隆磨耗表面形态。结果表明,AT用量为30份时复合材料耐磨性最好;改性剂KH-550能显著提高硫化胶耐磨性,其最佳用量为AT用量的3%;硫化体系不同时复合材料的耐磨性有所不同,采用MgO/ZnO/DCP(质量比为4/5/1)并用硫化体系时复合材料耐磨性最好。

无卤阻燃EPDM/PP TPV复合材料的性能研究

采用氢氧化铝和氢氧化镁与微胶囊红磷进行复配,并添加树脂,制备阻燃EPDM/PP热塑性硫化胶(TPV)复合材料,对其性能及有机蒙脱土(OMMT)和硼酸锌的阻燃协效作用进行研究。结果表明,树脂的加入有助于提高TPV复合材料的物理性能和阻燃性能。当阻燃剂用量为70份,即氢氧化铝和氢氧化镁的复配比为31.5/31.5、微胶囊红磷用量为7份时,TPV复合材料的垂直燃烧性能等级达到V-1(试样厚度0.8mm),物理性能和加工性能较好。阻燃协效剂的加入对阻燃性能没有改善且影响物理性能。

淀粉/NBR复合材料的性能研究

采用共沉法和直接混合法制备淀粉/NBR复合材料,并对其性能进行对比研究。结果表明,与直接混合法制备的淀粉/NBR复合材料相比,共沉法制备的淀粉/NBR复合材料的拉伸强度和撕裂强度提高,淀粉在NBR中的分散性变好且两者间有一定的界面结合;随着淀粉用量的增大,共沉法制备的淀粉/NBR复合材料中淀粉的分散性变差,出现团聚现象,但复合材料的耐油性能提高。

水声吸声材料与吸声结构研究进展

低频探测技术的发展对水下航行器的隐身性能提出了新的挑战。为了提高水下航行器的生存能力,通常会在其表面敷设水声吸声材料以吸收声纳发出的探测声波。本文综述了水声吸声材料及吸声结构的研究进展,介绍了基体材料改性、不同吸声结构对吸声性能的影响以及声学超材料在水声吸声领域中的应用,并总结了吸声材料和吸声结构中存在的问题与不足。

酚醛改性淀粉/丁腈橡胶复合材料的研究

使用自制酚醛(简称RF)对淀粉进行改性,研究了RF和改性淀粉用量对淀粉/丁腈橡胶复合材料结构和性能的影响。结果表明:在淀粉/RF并用比为10∶1.8时,淀粉/丁腈橡胶复合材料性能较好;在淀粉用量为20份、RF用量为3.6时,复合材料与未改性材料相比拉伸强度提升了58%,撕裂强度提升了39%;在改性淀粉用量为47.2份时,拉伸强度能达到15MPa;SEM分析表明:RF增强了淀粉与NBR之间的相互作用,使得淀粉在NBR中分散变好;加入改性淀粉后,淀粉/丁腈橡胶复合材料的耐油性能变好。

运动护具材料的研究进展及其防护性能的评价方法

综述运动护具材料的研究进展及其防护性能的评价方法。综合国内外有关运动护具设计及其防护性能的检测情况,简介了新型高性能运动护具材料的特点及研究和应用情况,概述了运用摆锤式或落球式冲击试验检测方法以及采用计算机模拟方法及动态力学性能分析方法评价运动护具材料的防护性能。运动护具材料的高性能化发展对减少运动损伤、提高人民健康水平十分重要。

介电弹性体电致应变的有限元模拟分析

采用Ogden本构模型建立了介电弹性体的有限元分析模型,探讨了介电弹性体电致应变与施加电压的变化关系,比较了自由边界和预拉伸边界条件下介电弹性体在相同电压下的电致应变响应。结果表明,有限元分析结果与实验结果比较吻合;在自由边界条件下,介电弹性体在实用电压范围内的电致应变比较小;随着预拉伸比的增大,介电弹性体的电致应变增加,并且大于自由边界条件下介电弹性体的电致应变。

粘土/天然橡胶纳米复合材料在矿用轮胎胎面胶中的应用

采用乳液聚合法制备粘土/天然橡胶(NR)纳米复合材料,并对其结构、性能及在矿用全钢载重子午线轮胎胎面胶中的应用进行研究。结果表明:粘土在NR基体中的分散性较好,粘土/NR纳米复合材料的Payne效应较强;与纯炭黑填充NR胶料相比,粘土/NR纳米复合材料的硬度、定伸应力和拉伸强度增大,耐磨性能下降,压缩生热升高,抗切割和抗屈挠裂纹性能提高;成品轮胎的耐久性能达到国家标准要求,抗崩花掉块性能明显提高。

层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料的结构、性能、工业化及其在轮胎工业中的应用

介绍粘土晶层水分散体/橡胶乳液共混共凝制备纳米复合材料的原理、复合材料的结构和性能以及在轮胎工业中的应用。层状硅酸盐/橡胶纳米复合材料具有优异的静态物理性能、气体阻隔性能、耐疲劳性能以及一定的阻燃性能和抗烧蚀性能,应用于轮胎内胎、工程机械轮胎胎面和输送带覆盖胶等可提高产品性能。

等离子体氟化改性丁腈橡胶表面涂层的减摩机理研究

采用四氟化碳作为反应气体,对丁腈橡胶试样表面进行等离子体氟化改性处理,以改善橡胶表面的摩擦性能,并初步探讨表面含氟涂层的减摩机理。结果表明:橡胶表面氟化处理后沉积上了含氟物质,摩擦因数较未改性试样明显降低;处理功率对改性试样表面的摩擦性能影响较大,处理功率太大或太小都会减小试样表面的氟含量;处理功率为140W时试样磨损后表面平整,涂层与基体具有良好的相互作用,氟分布均匀,减摩效果最优。

蒲公英橡胶——一种亟需大力研究的NR

介绍蒲公英橡胶草的特点和培育方法、蒲公英橡胶草橡胶的结构与性能、提取方法以及蒲公英橡胶草的研究进展等。蒲公英橡胶草是一种当年产胶的草本橡胶植物,根部橡胶质量分数(以干草根计)为0.2以上,且品质优良。由于传统NR来源的限制以及石油资源的紧缺,蒲公英橡胶草橡胶有着巨大的应用前景。蒲公英橡胶草生长周期短,产胶量较大,橡胶质地轻、抗过敏,目前在培育上也有一定进展。蒲公英橡胶草中胶乳提取的方法有混合法和流动法,胶乳、固体胶混合提取的方法有湿磨法、干磨法和溶剂法。提高蒲公英橡胶草的含胶量、改进其橡胶提取方法是今后的主要研究方向。