动态热机械分析及在含氟高分子材料研究中的应用

分析了动态热机械分析仪(DMA)的原理,介绍了DMA在含氟高分子材料测量领域的应用,在玻璃化转变温度测定、研究含氟聚合物的低温性能、耐热性、阻尼性能和材料相容性等方面都有着重要作用。认为开发研究DMA与其他分析仪器的联用技术,将DMA特长和功能与不同的仪器相结合,扩大分析范围,将成为热分析领域的趋势,为含氟高分子材料的研制和评测作出重要贡献。

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。

动态热机械仪分析氟橡胶的热氧老化性能

通过动态热机械分析仪(DMA)可测定氟橡胶在周期性变化的应力(或应变)下所表现出的模量或损耗,由此反映橡胶内部的结构变化。选择市售工艺性质稳定的二元氟橡胶为样品,分别在100℃、120℃、140℃、160℃、180℃下进行老化处理,用DMA测定其损耗模量、储能模量、应力松弛及应变恢复性质。研究结果表明:随着老化温度升高,样品胶片使用温区变窄,损耗增大,回弹性能变差,应力松弛性能变差,应变恢复量降低。试验预测出160℃以下为二元氟橡胶长期使用的最佳环境温区。

乳化剂复配体系下的PTFE树脂乳胶粒

在聚四氟乙烯(PTFE)分散乳液的制备过程中,乳化剂体系对乳胶粒的形貌和粒径分布有至关重要的影响。目前,工业中大量使用的NP系列乳化剂是非环保类乳化剂。选择了两种环保型高分子乳化剂,分别与NP乳化剂复配,检测了乳化剂的红外吸收光谱,测定了乳液粒子粒径分布,并观测其在扫描电镜下的微观形貌,得出如下结论:选取NP和TMN两种乳化剂进行复配,当w(TMN)为45%,乳化剂加入量为固含量的8%时,既能减少NP的用量,乳液粒径分布及微观形貌也可以达到单一NP系列乳化剂的效果。

热胀离解法研究结合胶填料网络性能

通过分析结合胶离解温度曲线,研究填料与橡胶之间的作用力。采用溶剂法分别制得6种不同填料的结合胶,探索结合胶的最佳解离时间,分析结合胶微观形貌结构、热胀离解温度及硫化后的宏观性能。结果表明,白炭黑在常温下体现出优异的补强性能,但在高温下的键能较弱;高结构炭黑在低温至高温下都表现出优良的补强性和成键稳定性,且硫化胶具有最优的定伸应力和拉伸强度;普通炭黑在低温和高温下的各项性能都处于中等,但在超高温下,其补强性能表现最为优异。

溶剂法制备天然橡胶结合胶的研究

结合胶是未硫化的混炼胶中不能被其良溶剂溶解的那部分橡胶。用化学溶剂法制备结合胶具有药品用量小、实验过程操作简单,重现性好等优点。通过讨论橡胶加入量、炭黑用量、反应时间、静置时间等因素,确定了溶剂法制备结合胶的最佳工艺参数,并与混炼法制备的结合胶进行了性能对比。结果表明,橡胶在甲苯溶液中的质量浓度约为0.02g/mL、橡胶和炭黑的质量比为2∶1、反应时间为14h、静置时间为72h的工艺参数下,可以制得高质量结合胶。混炼法制备的结合胶的质量比溶剂法制备的结合胶的质量大。但是其具有与溶剂法结合胶相同的抽提温度曲线,在结合胶的实验研究中,可以用溶剂法代替混炼法。

乳化剂体系下的聚四氟乙烯树脂乳胶粒子微观形貌

选用市面上销量较大的3种高分子乳化剂,用种子乳液法制备聚四氟乙烯（PTFE）分散乳液。用扫描电镜观察了种子乳液的微观形貌,通过研究乳化剂的红外图谱确定其主要官能团,并分析了不同乳化剂体系下PTFE分散乳液乳胶粒的粒径及形貌变化。结果表明,乳化剂TO-1控制下的乳液粒径在240~270 nm,粒径分布均匀,且结构内不含苯环,属于环保型表面活性剂,是性能优良的高分子乳化剂。

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。

不同粒径的碳纳米管补强天然橡胶

以2种不同型号的短多壁碳纳米管（管径OD20-30nm和30-50nm,长度告为0.5-2μm）与炭黑N330混合成复合填料，采用混炼法讨论其对天然橡胶的补强作用。结果表明／碳纳米管对橡胶的拉伸强度、定伸应力、硬度等方面有着显著的影响；不同管径的碳纳米管由于其自身性能的差异，对天然橡胶的性能有不同的影响；碳纳米管的不同添加量对天然橡胶补强的各性能有非常大的影响。

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。

扫描探针对炭黑结构及其结合胶微观形貌的研究

以N234、N330、低滞后DZ13 3种不同结构的橡胶补强炭黑为材料,通过扫描探针对其聚集体形貌及其结合胶的微观形貌进行了研究。实验表明:N234的聚集体小,分布窄,二次结构影响较小;N330的聚集体形貌如同葡萄串,有链枝状;DZ13的聚集体分布较宽,大小不一。通过对结合橡胶结构观察发现,N234的结合方式不同于其它2种结构炭黑,结合胶的量更大,而DZ13表面的橡胶壳大于N330表面的橡胶壳,侧面证明了DZ13的表面活性较大。结合胶形貌的研究有助于了解炭黑结构对橡胶补强的影响,对炭黑补强机理的研究提供了直观的证据。

1种耐低温氟醚橡胶的结构特征研究

通过红外谱图(IR)、核磁共振谱图(NMR)、凝胶渗透色谱法(GPC)等测试手段对耐低温氟醚橡胶(FLT)的结构特征进行了深入研究,并与杜邦Viton GLT、苏威PL-855、普通3#氟橡胶F246、2#氟橡胶F26进行了对比。结果表明,氟醚橡胶的分子结构中有醚键存在,且通过核磁共振19F-NMR谱求得共聚物中醚的质量分数约为13%,氟的质量分数约为66%。

环氧树脂粘接炭黑耐甲醇溶胀实验

通过固化剂含量与固化温度对材料耐甲醇溶胀的性能进行比较。利用分析天平比较溶胀前后的质量保留率,用电子万能试验机测试了试样溶胀前后的弯曲强度,讨论它们的强度保持率,使用SEM扫描电镜对树脂表面的溶胀状况进行分析。结果表明:当固化温度一定时,环氧树脂的固化剂含量在22%时其质量变化率最低,最能耐甲醇溶胀,随着固化剂含量的增加,树脂的耐溶胀性能随之下降。当固化剂的含量一定时,随着温度的升高,分子间的空隙增加使得环氧树脂被甲醇溶胀得更厉害。

甲烷氯化物-水-氯化氢体系非金属耐酸材料的对比研究

主要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。分别将乙二胺固化的环氧树脂、PE试样、呋喃树脂固化剂固化的呋喃树脂试样放在甲烷氯化物中浸泡15天;并每天称量材料的质量变化。采用了静态试验法测定材料的溶胀性能,结果表明:随着时间的增加三种材料的质量以不同的程度相应增大。环氧树脂的质量百分比和渗透率大于聚乙烯和呋喃树脂的数倍,环氧树脂表面还发生少量脱落。在甲烷氯化物的溶液中聚乙烯和呋喃树脂有良好的耐腐蚀溶胀性能。

凝胶渗透色谱法测定含氟聚合物的相对分子质量及其分布

凝胶渗透色谱法(GPC)是测定聚合物相对分子质量及其分布的最常用、有效和快速的一种分析方法。用GPC法测定了含氟聚合物的重均相对分子质量及其分布,以已知相对分子质量的聚苯乙烯为标准样品,绘制了重均相对分子质量的对数与保留时间的标准曲线。测试结果可靠且操作简单,为改进生产工艺条件提供了可靠的科学参考依据。

用热胀离解探讨炭黑/白炭黑与天然橡胶的作用力

将炭黑DZ 13、N 330和N 660及改性的白炭黑TB2和通用白炭黑填充的天然橡胶(NR)在二甲苯中于不同温度下进行离解,外推其离解温度,并通过傅里叶变换红外光谱和热重分析等手段判断填料与橡胶分子链之间的界面结合强度。结果发现,利用溶剂溶胀法外推出的炭黑DZ 13/NR、炭黑N 330/NR和炭黑N 660/NR的结合胶完全离解温度分别为360,334,220℃,表明炭黑DZ 13与NR的化学结合力较强。虽然白炭黑/NR结合胶的离解曲线与炭黑结合胶有所不同,但其外推的完全离解温度均比炭黑低,说明改性白炭黑随着温度的升高,其表面的改性剂在溶剂中被逐渐溶解,从而造成了橡胶分子链的脱离。

乳液聚合制备含氟织物整理剂的影响因素分析

从乳液聚合与整理工艺两个方面对含氟织物整理剂制备及其整理过程中的影响因素进行了分析,并对这一领域的发展趋势作了展望。

气相色谱/质谱联用法测定四氟乙烯中的双戊烯

介绍了气相色谱/质谱联用法(GC/MS)测定四氟乙烯中双戊烯的方法。GC/MS采用选择离子监测模式(SIM),具有较高的灵敏度和选择性。四氟乙烯中双戊烯的含量通过外标法计算。该方法操作简单便捷,可有效监控四氟乙烯中双戊烯的含量。