原子力显微镜探针针尖修饰的研究进展

介绍了当前几种AFM探针针尖修饰技术,以及它们在高分子材料、生物材料、微观摩擦学、粘附力、纳米级电化学、碳纳米管及纳米加工方面的研究进展。AFM探针针尖修饰的目的主要是:提高扫描图像分辨率,其分辨率可达纳米或亚纳米级别;用力曲线探究特定基团间的相互作用,定量分析端基与端基之间、分子链与分子链之间及端基与分子链之间的相互作用力,避免针尖对生物样品表面的损坏;对分子材料结构进行修饰,特别是在生物细胞、DNA分子链上及分子识别;避免Si或Si3N4针尖与表面硬度较大的样品直接接触,延长探针针尖的使用寿命。在研究天然橡胶硫化的作用机理时,可以用针尖修饰技术来模拟这个过程,探究天然橡胶分子链与单个硫原子的相互作用方式与作用力。通过电化学接枝聚合把高分子接枝在AFM针尖上,为研究单链的弹性力、引起构象转变的力、相互作用的双分子的分离力及特定的官能团的相互作用提供了许多可能性。分析了影响AFM探针针尖修饰的因素,结合材料领域方面的发展,对针尖修饰技术的发展及应用前景做了分析和预测。

耐热溶剂型丙烯酸酯压敏胶的制备与性能

在引发剂过氧化苯甲酰(BPO)的引发作用下合成溶剂型丙烯酸酯压敏胶(PSA),通过加入不同用量的黏度调节剂来改善压敏胶的耐热性能。采用差示扫描量热仪(DSC)及红外光谱对丙烯酸酯压敏胶进行了表征;通过制备压敏胶带,讨论了黏度调节剂对压敏胶180°剥离强度的影响;并运用旋转黏度计测试了其黏度在不同温度下的变化量。结果表明:反应时间为6.5 h,反应温度为78℃,溶剂乙酸乙酯(EAc)的用量与黏性单体质量一致时,所制备的溶剂型PSA性能较好。加入黏度调节剂后的压敏胶,玻璃化温度为-36.507℃左右,并增大了压敏胶的180°剥离强度,黏度调节剂用量为总质量的4%、6%时,压敏胶性能稳定,且耐热性优异。

酚醛树脂浸渍石墨的热稳定性研究

在常温常压的条件下,以酚醛树脂浸渍M120碳石墨材料,研究了不同固化温度条件下浸渍石墨的增重率、开孔气孔率、肖氏硬度及抗折强度等基本性能,并通过马弗炉和热重分析仪分析其热稳定性。结果表明,160℃固化条件下的浸渍石墨试样的基本物理性能最优(增重率最高,开孔气孔率最低,肖氏硬度最高),140℃固化条件下的浸渍石墨试样抗折强度最高,具有优异的热稳定性。酚醛树脂浸渍石墨在0~450℃热稳定性较好,在450℃以上时,浸渍石墨开始分解,热稳定性差。

耐甲烷氯化物和盐酸混合溶液高分子材料的研究

针对甲烷氯化物酸池耐腐蚀材料进行研究,阐述了高分子材料的腐蚀类型、腐蚀机理和影响腐蚀因素等。分别将间苯二胺和N,N-二甲基苯胺固化的环氧树脂、压块烧结后的聚苯硫醚、聚四氟乙烯试样放入50℃甲烷氯化物和盐酸混合溶液中浸泡10天,测定每天试样质量的变化。采用静态实验法测定材料的溶胀性能,利用红外扫描检测溶胀后的试样中成分的变化。结果表明,随时间的延长3种材料的质量都有不同程度的增加,环氧树脂的质量增加最多。在甲烷氯化物和盐酸混合溶液中聚苯硫醚和聚四氟乙烯的耐腐蚀性能优异。

耐热性乳液型丙烯酸酯压敏胶的合成

采用种子乳液聚合法合成丙烯酸酯压敏胶,利用自交联单体N-羟甲基丙烯酰胺(NMA)提高其耐热性能,并采用反应型乳化剂DNS-86进一步提高压敏胶综合性能。研究了不同软硬单体用量比和功能单体配比对压敏胶性能的影响,探讨了自交联功能单体用量压敏胶耐热性能的影响,讨论了反应性乳化剂用量对压敏胶性能的贡献。结果表明:以最佳配方所制备出的乳液型压敏胶,其180°耐热剥离强度达到220N/m,耐热初粘力为11号钢球,耐热持粘力大于36h,固体质量分数为50%,粘度为460mPa·s。

超临界干燥法制备疏水性二氧化硅气凝胶

以正硅酸乙酯为硅源,用超临界乙醇干燥制备了疏水性二氧化硅气凝胶。主要考察了溶胶-凝胶法制备二氧化硅气凝胶过程中水、乙醇、催化剂(氢氟酸)的用量以及加热工艺对疏水性二氧化硅气凝胶性质的影响,从而确定最佳制备工艺条件及应用环境。最佳制备工艺条件:正硅酸乙酯、乙醇、水、氢氟酸物质的量比为1∶6∶4∶0.25,反应温度为60℃。工业应用疏水性二氧化硅气凝胶时,应尽量保证温度不超过300℃。

聚苯硫醚树脂浸渍炭材料耐甲醇的研究

石墨材料经聚苯硫醚树脂浸渍固化后,机械强度有所提高,其耐甲醇性也得到明显提高。研究了聚苯硫醚树脂耐甲醇的效果,以及聚苯硫醚浸渍炭材料对其气孔率和力学性能的影响。通过液体树脂先浸渍石墨再压制烧结的方式,能提高浸渍炭材料的各种力学性能。在压力35 MPa下压制,300℃烧结时各项力学性能及耐甲醇性最优。

碳纳米管的修饰与橡胶补强的研究

通过CVD法制备碳纳米管,并用浓硝酸和浓硫酸对其酸化处理,然后使用CTAB进行修饰,最后通过结合胶实验进行橡胶补强的研究。实验表明:经过酸化处理,碳纳米管上产生较强的羟基基团,并能将CTAB吸附在碳纳米管周围;CTAB修饰后的碳纳米管的结合胶量比普通炭黑更高。

普通炭黑改性制备色素炭黑的酸化研究

通过改变硫酸浓度、反应时间对炭黑N330进行改性处理,并将改性炭黑与普通色素炭黑的主要指标进行比较。结果表明,经浓度为10 mol/L的硫酸8 h酸化制备得到的改性炭黑分散性最好,制得的炭黑粒径更小,表面含氧基团量增加,基本达到普通色素炭黑的要求。

硝酸对普通炭黑的表面氧化研究

本实验使用硝酸经不同的反应时间对炭黑N330进行改性处理，改善其分散性。利用红外光谱仪、x射线衍射仪、扫描电镜能谱分析、扫描探针显微镜进行表征；沉降实验做分散稳定性测试。结果表明，浓硝酸经32h氧化制备得到的改性炭黑分散性有极大的提高，表面含氧基团量有所增加。

氧化石墨烯/聚丙烯酸钠吸水性复合材料的研究

本文以氧化石墨烯（GO）和聚丙烯酸为原料,采用乳液共混法制备GO/聚丙烯酸钠（ASAP）复合吸水材料.用原子力显微镜（AFM）、综合热分析仪（TG-DSC）对鳞片石墨和氧化石墨烯进行表征,利用傅里叶变换红外（FTIR）光谱分析复合材料结构,并对其进行吸水性能验证.结果表明：GO/ASAP（GO10％）对蒸馏水吸收量为284.0g高出空白组2.7％,对0.9％NaC1溶液的吸收量为54.7g高出空白组15.3％,且常温下12h保水率比空白组提高93.1％,80℃时12h保水率比空白组提高23.7％.

原子力显微镜力曲线研究炭黑表面吸脱附力

通过原子力显微镜对普通炭黑N220、N330、N550、N660和高结构炭黑N115、N234、N347等7种炭黑进行扫描并绘出相应的力曲线,依据力曲线数据得到这7种炭黑的平均吸附力和脱附力值。除了炭黑N115的吸附力较大,平均值为4.718 n N外,其他6种炭黑的吸附力差异不大且其值都小于1 n N。炭黑表面活性集团的活性不同导致不同炭黑之间的脱附力值差异较大,脱附力平均值最大的炭黑N660与脱附力平均值最小的炭黑N220之间差异有8倍之多。总体而言,高结构炭黑的脱附力平均值较大且活性集团分布较为集中。普通炭黑的脱附力平均值除N660外都较小,表面活性集团分布也较为分散。