多维碳材料/聚氨酯复合材料的制备、力学性能及功能性

文中采用异氟尔酮二异氰酸酯对氧化石墨烯(GO)和羟基碳纳米管(OH-MWCNTs)混合碳材料接枝改性,制备出NCO官能团接枝的MWCNTs-g-GO高活性多维碳材料及新型聚氨酯复合材料。研究了MWCNTs-g-GO多维碳材料对力学性能、老化行为和导电性的影响。由X射线衍射分析得出,改性后混合碳材料中GO的层间距由0.87 nm扩大到1.71 nm,碳纳米管缠结程度明显降低,有效提升了碳纳米材料的分散性;随着多维MWCNTs-g-GO含量的增加,对聚氨酯进行了力学性能测试,其硬度、定伸强度逐渐增加,断裂伸长率单调降低,拉伸强度则先增大后减小;当其含量为0.05%时,拉伸强度较空白样提高23%,增大到48.7 MPa;老化150℃×5 d后,衰减率约为26.3%;当含量为0.20%时,电导率约为6.12×10-4 S/cm,是空白样的76倍。多维碳纳米材料较单一碳材料对聚氨酯表现出优异的增强、抗热氧和导电等作用。

HZMMA离子聚合物增强HNBR及其在超临界CO_(2)介质中的耐腐蚀性能

以单甲基丙烯酸锌(HZMMA)为原料,制备了新型氢化丁腈橡胶(HNBR)复合材料,通过透射电镜(TEM)和X射线衍射仪(XRD)研究了HZMMA随硫化时间的形貌演变和结构变化,发现反应型增强剂HZMMA的针状或带状晶体在硫化过程中迅速消失,生成的离子聚合物团簇分布在HNBR基体中。相比于喷雾炭黑(CB)复合HNBR,HZMMA增强的HNBR表现出显著的交联自增强作用,交联密度、拉伸强度和硬度均得到提高,同时保持了较高的断裂伸长率。此外,HZMMA增强的HNBR在超临界CO_(2)介质中也表现出良好的耐腐蚀性能。这些结果为制备高耐超临界CO_(2)腐蚀性能的HNBR复合材料提供了新途径。

基于PIS的综采工作面巷道监控中心工业设计

为提升国产智能制造装备的品牌竞争力,研究适合智能化转型升级、兼顾外观设计和价值塑造的产品形象系统(PIS)设计方法。首先,遵循品牌认知过程,提出基于认知心理学的PIS设计层次模型,从低到高依次是识别层、体验层和记忆层,并给出相应的评价指标;其次,顺应智能制造的发展趋势,明确面向智能制造装备PIS设计的基本流程及其所需考虑的要素;最后,以煤矿综采工作面巷道监控中心的工业设计为例,应用所提出的方法进行企业创新设计实践,塑造独特、高效、值得信赖的产品形象,并大幅提升品牌形象,可为智能制造装备的工业设计提供理论参考及实例借鉴。

矿用隔爆电源箱轻量化设计及静力学分析方法研究

针对矿用隔爆锂离子电源箱重量较大、影响矿用防爆电动无轨胶轮车续航里程的问题,对矿用隔爆锂离子电源箱进行轻量化设计。该电源箱使用强度高、加工性能好的Q420钢,且采用薄板配合加强肋的结构设计。设计电源箱采用圆筒薄壁结构设计,与传统的长方体形电源箱相比具有体积小、重量轻、电源箱比能量高等特点。针对静力学分析只能得到特定状态下的应力云图以及位移云图、无法一次性求解隔爆外壳轻量化设计所需的设计参数的问题,根据隔爆电源箱的结构特点,结合薄板应力理论及数学中的最优化理论。

矿用本安型行程传感器设计方法

在综采工作面液压支架电液控制系统中,矿用本安型行程传感器扮演着监控支架推移行程的关键角色。作用是将油缸的机械行程通过液压支架转换成电流信号。向控制设备传递信号,使工人通过对设备的控制,确定液压支架的进度是否达到预定位置。因此,矿用本安型行程传感器是完成液压支架推溜、拉架等功能的保证,也是实现综采工作面自动化、智能化控制的基础装备。磁致伸缩行程传感器测量千斤顶活塞杆的行程值是根据磁致伸缩线的变形位置,利用铁磁材料的特性来实现精确测量的目的。行程测量采用磁致伸缩原理,可适用于存在甲烷气体混合物危险、煤尘爆炸等煤矿井下,具有精度高、非接触等优点。《矿用本安型行程传感器设计》从介绍磁致伸缩原理入手,重点介绍了矿用本安型行程传感器的硬件电路设计、结构设计等内容。

FTIR法研究3,5-二甲硫基-2,4-/2,6-二氨基甲苯二胺扩链剂的扩链动力学

采用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)“原位”跟踪了聚氨酯脲的固化过程,实验结果表明:本体聚合反应中,反应初期转化率、反应规律表现为良好的二级动力学关系,给出了反应初期的动力学常数。反应后期高转化率时,反应规律受温度影响较大。温度较低时,反应受扩散控制影响,NCO和NH_2反应的二级反应动力学速率常数逐渐变小;温度较高时,反应速率常数变大。按照反应初期的动力学数据拟合出DMTDA的固化活化能为26.4kJ·mol^(-1),加入催化剂有机锡DBTDL后,反应体系的固化活化能(26.5kJ·mol^(-1))保持恒定,改变DBTDL的浓度,转化率随反应时间变化的动力学曲线保持不变,因此DBTDL对NCO与NH_2的反应无催化作用。否定了脲键自催化的理论,提出了可能的反应机理。

聚氨酯脲(PUU)固化过程中形态及力学性能的变化

用透射电镜TEM和“原位”FTIR技术研究了预聚物法聚氨酯脲 (PUU)本体聚合反应过程中材料内部的形态变化。FTIR的光谱数据表明 :随着反应时间的增加 ,氢键化的NH基团的谱带吸收愈来愈强且逐渐向低波数移动 ;反应初期 ,游离氨基甲酸酯羰基的吸收几乎不变 ,在高转化率逐渐变小 ,反应末期变化甚微 ;随着反应时间的增加 ,脲羰基谱带的振动位置逐渐向低波数移动 ,有序氢键化脲羰基谱带的吸收越来越强。归属了聚合反应过程中出现的羰基谱带。透射电镜的照片从另一角度证实 ,随着脲键氢键化程度的增强 。

FTIR研究热处理对RIMPUU的形态及力学性能的影响

将PUU(聚氨酯脲 )样品薄膜放入FTIR恒温池内进行原位扫描。FTIR红外谱图的结果表明 ,在一定温度下 ,随着热处理时间的延长 ,氢键化的脲键的吸收逐渐增加 ,达到一定时间后 ,吸收变化甚微。在热处理过程中 ,有序氢键化脲键基团吸收的变化率 (反映微相分离动力学 )随着温度的提高而增加。PUU材料在热处理之前 ,羰基振动区内游离的氨酯键、无序氢键化的氨酯键、有序氢键化氨酯键、无序的氢键化脲键和有序的氢键化脲键等多种羰基并存 ,热处理后仅存游离的氨酯键、氢键化的氨酯键及有序的脲键 3种吸收谱带。在 10 0℃下 ,热处理时间 (超过 8h)越长 ,力学性能越差。而在相同的热处理时间 (8h)内 ,热处理温度在 10 0℃ 。

聚氨酯/酰亚胺复合材料的研究进展

综述了聚氨酯/酰亚胺(PUI)的研究成果。详细介绍了线型和网络(包括互穿网络结构IPN)型聚氨酯/酰亚胺的合成;讨论了PUI的结构与性能(包括力学性能、动态力学性能和热性能);指出在制备PUI过程中所使用的溶剂极大地限制了PUI的应用,本体法制备PUI将受到广泛关注。

用FTIR研究聚氨酯弹性体的固化动力学

使用傅里叶变换红外光谱仪 ,原位跟踪了催化及未催化聚氨酯弹性体(PU)的固化反应动力学行为。结果表明 ,—NCO和—OH的本体聚合在反应初期遵循二级反应和催化动力学规律 ;未催化和催化的PU固化反应的活化能分别为48.0kJ/mol和38.86kJ/mol,频率因子分别为3.01×108 L/(mol·s)和1.14×108L/(mol·s)。

端羟基液体丁腈橡胶增塑氢化丁腈橡胶的性能

利用核磁共振仪、差示扫描量热仪、热重分析仪和材料拉伸试验机等研究了端羟基液体丁腈橡胶增塑氢化丁腈橡胶的结构与性能,并与增塑剂TP-95、TP-90 B及TP-759的增塑效果进行了对比。结果表明,端羟基液体丁腈橡胶增塑氢化丁腈橡胶后,一方面起到了与TP-95、TP-90 B和TP-759类似的增塑作用,如降低了混炼胶的门尼黏度;另一方面作为一种反应性增塑剂,在体系中自由基的引发下其结构双键与氢化丁腈橡胶分子主链发生了邻接交联反应,使硫化胶的交联密度、拉伸强度、100%定伸应力和硬度都增大,耐热性能提高,而玻璃化转变温度没有变化。端羟基液体丁腈橡胶用量为3份(质量)时其所增塑氢化丁腈橡胶的拉伸强度高达41.7 MPa,且具有较低的门尼黏度和较好的热老化性能。

用以合成高剥离型天然橡胶复合材料有机蒙脱土的制备及应用

合成出一种端羟基阳离子水性聚氨酯树脂,采用超声波助混技术将其插层到蒙脱土中,通过阳离子交换制备出含有端羟基高剥离度的有机蒙脱土(HOMMT),并将HOMMT应用到天然橡胶(NR)复合材料中,研究其对天然橡胶复合材料力学性能的影响。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、广角X射线衍射(XRD)、热失重分析(TGA)、透射电镜等检测手段分别对HOMMT结构性能进行分析表征,并用材料拉伸机、阿克隆磨耗机测试HOMMT/天然橡胶复合材料的力学性能。XRD结果表明,改性后的蒙脱土层间距由原来的1.21 nm增加到6.29 nm。FT-IR和TGA表明端羟基阳离子水性聚氨酯树脂大分子链插层于蒙脱土层间。加入剥离型有机蒙脱土后,由于层状硅酸盐纳米粒子的存在,NR复合材料的力学性能得到提高,耐磨性提高约14%。

化学交联网络对聚氨酯脲弹性体的形态及性能的影响

研究了化学交联网络对聚氨酯（ＰＵＵ）弹性体的形态、力学性能及热性能的影响。ＦＴ－ＩＲ的数据表明，不同交联网络的ＰＵＵ弹性体具有不同的形态，随着交联密度的增加，弹性体的微相混合程度增加。ＤＳＣ的结果揭示了软段区内由于化学交联键的存在，使得软段的玻璃化转变温度（Ｔｇ）显著增加。力学性能的结果表明，交联密度越高，弹性体的３００％定伸模量逐渐增加，断裂伸长率逐渐减小。当软段区内的化学交联网络较完善时，弹性体的力学性能（拉伸强度和撕裂强度）达到最高。随着温度的升高，交联ＰＵＵ弹性体的回弹性上升的幅度及硬度下降的幅度均大于线性ＰＵＵ。

耐高温聚氨酯弹性体

简述了聚氨酯的结构以及与其它材料复合对改善聚氨酯弹性体耐热形变性能的影响。结构上从形成硬段和软段的原料出发,引入刚性结构,分别提高硬段和软段的耐温性,从而加强材料耐温性。聚氨酯分别与无机材料复合和有机材料复合,以及形成互穿网络结构,都可以提高聚氨酯复合材料的耐高温性能。

温度对交联聚氨酯脲弹性体结构与性能的影响

采用“原位”变温 FTIR研究了温度对交联聚氨酯脲结构的影响。结果表明 :随着温度的升高 ,氢键化的 NH振动的谱带面积逐渐变小、游离的 NH振动的谱带面积逐渐增加 ;氢键化的 NH基团的振动吸收位置由低波数逐渐移向高波数 ,游离的 NH振动的吸收位置保持不变 ;所有羰基的振动吸收位置均向高波数移动 ;酰胺 谱带及萃环中的大 π键的变形振动则移向低波数。聚氨酯脲弹性体的力学性能决定于其软段区的形态结构。

聚醚型阳离子聚氨酯聚电解质插层蒙脱土的性能

研究了以阳离子聚氨酯对大分子蒙脱土(MM T)的插层行为,得到了稳定的新型水基聚氨酯纳米复合树脂。插层效果分别用傅立叶变换红外技术(FT-IR)、差热分析(DSC)、热重分析(TGA)和透射电镜(TEM)进行了表征。FT-IR表明纳米MM T粒子与聚氨酯分子间存在物理与化学作用,S i-O键的伸缩振动吸收由1037 cm-1移动到1015 cm-1。由于蒙脱土上的S i-O-H与聚氨酯聚合物上的NH的氢键作用,连接S i原子的羟基的弯曲振动由915 cm-1上移至918 cm-1。透射电镜(TEM)表明阳离子聚氨酯具有较好的插层行为。差热分析(DSC)和TGA的结果显示,纳米片层硅酸盐与聚氨酯的相互作用使聚氨酯的Tsg和热稳定性均呈现大幅度的提高。

14个N—取代苯基—N′—[6—（2—取代苯并噻唑）基]脲类化合物的合成与结构表征

为了寻找新的高活性植物调节剂品种,以苯并噻唑,2-甲基苯并噻唑和取代苯胺为原料合成了7个N-取代苯基-N＇-(6-苯并噻唑基)脲和7个N-取代苯基一N＇-[6-(2-甲基苯并噻唑)基]脲类新化合物,其产率分别为74.0%、76.0%、85.0%、82.0%、70.0%、73.0%、72.0%、82.0%、88.5%、87.0%、90.5%、91.0%、83.5%和85.0%.14个脲类化合物结构经元素分析、IR和1HNMR表征.各化合物的植物细胞分裂活性被初步测定.

耐盐型吸水膨胀丁腈橡胶的制备与性能

以丁腈橡胶为基胶、聚丙烯酸钠为吸水树脂(SAP)、乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2 Na)为金属离子封闭剂,与聚乙二醇和二苯基甲烷二异氰酸酯混合物共混制得耐盐型吸水膨胀橡胶(WSR),分别考察了聚氨酯(PU)生成量、EDTA-2 Na和聚丙烯酸钠用量对WSR物理机械性能及矿化度水中吸水膨胀性能的影响。结果表明,随着PU生成量的增加,WSR的拉伸强度降低,扯断伸长率增加,邵尔A硬度增大,吸水膨胀性能先提高后下降,PU最佳生成量为15份;随着EDTA-2 Na或SAP用量的增加,WSR的拉伸强度降低,最大质量吸水率增大,EDTA-2 Na和SAP最佳用量分别为15份和70份。

新型芳香二胺扩链剂DMTDA的“原位”扩链反应动力学研究

采用傅立叶变换红外光谱仪 (FTIR)法“原位”跟踪了二胺扩链剂 2 ,4 / 2 ,6 二氨基 3,5 二甲硫基甲苯 (DMTDA)与异氰酸酯扩链反应的过程。实验结果表明 ,本体聚合反应中 ,在反应初期低转化率时 ,反应规律表现为良好的二级动力学关系 ,给出了反应初期的动力学常数。反应后期高转化率时 ,反应速率常数受温度影响较大。当温度较低时 ,反应受扩散控制影响 ,NCO和NH2 反应的二级反应动力学速率常数逐渐变小 ;温度较高时 ,反应速率常数变大 ;DMTDA的本体聚合反应时活化能Ea 为 2 6 .3kJ/mol。 10 0℃下DMTDA的反应初期的速率常数为 3.7× 10 - 3kg/mol·s ,其活性是MOCA的 3.7倍。

邻接交联型聚氨酯脲弹性体的制备与耐温性能

以丁腈羟和聚醚多元醇、甲苯二异氰酸酯、扩链剂为原料,加入化学交联剂双二五(B25)和助交联剂N,N-马来酰亚胺间苯撑(HAV-2)制备出邻接交联型聚氨酯脲弹性体(PUU)。软化点测试说明经过B25和HAV-2在高温下的化学反应,PUU不再有软化点出现,由热塑性转变为热固性。力学性能测试表明,经过B25和HAV-2的化学交联,PUU弹性体的力学性能降低,热稳定性能明显提高。高温力学性能测试表明,交联PUU的力学性能和断裂伸长率随着温度的升高有不同程度的下降,高温力学性能保留率随B25的增加而升高。高温回弹测试表明交联PUU的硬度随温度的升高逐渐降低,而回弹性逐渐升高。