可见光固化有机玻璃用胶粘剂的制备及性能研究

利用两种光引发剂复配形成共引发体系,通过可见光自由基聚合法合成了一系列高透明度和高强度的粘接材料,并将其用于粘接有机玻璃片。通过红外、力学拉伸剪切测试、流变测试和差示扫描量热仪等手段对其粘接性能、热力学性能、固化时间以及固化程度等进行分析。研究结果表明:单一的光引发剂在可见光照射下不会发生聚合,而两种复配的光引发剂可以很大程度地提高在可见光区域的吸收效率;在可见光自由基聚合中加入可见光引发剂可以发生诱导分解现象,有效地缩短甲基丙烯酸甲酯的固化时间(从2~3 h减少到35 min)。相比于现在市场上的可见光固化胶粘剂,该可见光固化体系有着更短的固化时间,固化产物有着更高的玻璃化转变温度与更高的机械强度,拉伸试验结果显示出了优异的粘接性能。该可见光固化有机玻璃用胶粘剂为无色透明,可扩大其使用范围,同时增加可见光引发剂含量可大幅度降低其固化时间,而不会导致其热力学性能下降,有效实现高强度、快速粘接有机玻璃。

新型双酚S衍生四官能度环氧树脂的制备及固化性能

四官能度环氧树脂因其交联密度高而具有良好的耐温性和优异的力学性能,其中AG-80是综合性能较佳的高性能复合材料基体树脂。但是,结构特点导致AG-80存在韧性差、黏度高、储存不稳定以及交联程度受限等问题,在一定程度上限制了AG-80的使用工艺和固化性能的发挥。为了解决这些问题,本文设计并采用两步法合成了一种新型的四官能度环氧树脂——双酚S四官能度缩水甘油醚(SEP)。通过红外、核磁、质谱等确定了SEP的结构,采用差示扫描量热仪、热机械分析仪、动态热机械分析仪、热重分析仪等分析了SEP的固化行为及固化物的性能。研究结果表明:(1)与AG-80相比,SEP环氧树脂在25℃下的黏度更低,为52.56 Pa·s,这表明SEP环氧树脂具有更好的加工流动性。采用甲基六氢苯酐为固化剂时,SEP的固化温度比AG-80环氧树脂低,且储存更加稳定。(2)对比研究了SEP和AG-80改性双酚A环氧树脂(E-51)的性能,当SEP的质量分数为30%(SEP-30)时,其拉伸强度达到85.77 MPa,冲击强度达到18.74 kJ/m^(2);而AG-80在相同固化温度下的拉伸强度为68.25 MPa,冲击强度为12.61 kJ/m^(2),表明SEP体系的拉伸强度和冲击强度均比AG-80体系的高。通过SEM断面形貌进一步确定,SEP共混体系具有比AG-80体系更好的力学性能。(3)所有SEP共混体系的Td5比AG-80体系的高。800℃下的SEP体系的残碳率最高达到16.9%,而AG-80体系在800℃下的残碳率最高达到9.9%,表明SEP具有比AG-80更好的热稳定性。(4)与AG-80环氧树脂相比,SEP环氧树脂表现出更好的力学性能和耐热性能,为同时实现增强、增韧提供了可能,并使其有望在航空航天等高温领域得到较大的应用。

双网络MXene水凝胶的制备及其电磁和紫外屏蔽性能

MXene因其高导电性、丰富的活性位点(如-OH、-F、-O)、电化学行为和优异的亲水性使其在柔性可穿戴材料中显示出了特有的优势。然而,兼具优异力学强度和高电磁屏蔽效能的水凝胶还有待进一步研究;同时,透明水凝胶往往缺乏过滤紫外线的能力,这极大限制了材料的应用。本文以丙烯酰胺(AAm)共聚甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)化学交联为第一网络,聚丙烯酸(PAA)-Fe~(3+)金属离子络合为第二网络,二维MXene作为导电纳米填料,制备了独特双屏蔽机制PAAm-PHEMA/PAA-Fe~(3+)-MXene水凝胶。MXene和Fe~(3+)的存在使得该水凝胶同时兼具电磁和紫外屏蔽特性。通过FTIR、SEM和EDS确认了水凝胶三维网络结构。所制备的双网络水凝胶具有高力学强度(320.1 kPa)、高拉伸性(1786%)和良好的导电性(3.8 S/m)。此外,该水凝胶还表现出了优异的紫外线屏蔽能力,在365和550 nm的特征波长下的透射率分别为0%和79.2%。同时,该水凝胶在X波段内可以获得超过36 dB的出色电磁屏蔽(EMI)效能以及对各种基材强黏附性、快速自愈合能力和高度形状适应性。本文提供了一种灵活且可高度可调的双屏蔽机制水凝胶网络设计和大规模简易制备新思路,在柔性可穿戴材料方面展示出了巨大的应用前景。