原子力显微镜在弹性体材料微观结构表征中的应用进展

原子力显微镜(AFM)技术作为一种材料微观结构的表征技术,被广泛应用于弹性体材料微观结构的研究。文中主要综述了原子力显微镜的工作原理和工作模式,通过实例系统介绍了近年来AFM应用于弹性体复合材料界面结构、填料分散性以及拉伸过程的研究进展,总结了相关的研究方法和研究成果。最后,对原子力显微镜在弹性体复合材料微观结构领域的研究前景作出了展望,为今后弹性体复合材料微观结构的定量表征提供了理论参考。

碳纳米管/炭黑/天然橡胶复合材料的性能研究

研究碳纳米管/炭黑/天然橡胶复合材料的性能。结果表明:碳纳米管的加入能明显提高复合材料的定伸应力,具有一维取向排列且长径比较大的碳纳米管Flotube 7000对物理性能的提高作用明显;碳纳米管与炭黑并用对提高复合材料的导热性能具有一定的负协同效应。

碳纳米管的等离子体表面功能化及其聚合物基复合材料的研究进展

碳纳米管以其独特的结构与优异的性能成为提高聚合物基复合材料性能的重要选择,从处理方法、表征及应用等方面概述了碳纳米管的等离子体表面功能化的研究进展,特别是对近年来国内外文献报道的应用等离子体技术处理碳纳米管方法、处理效果及其应用做了比较全面的总结,并对这种技术的应用前景进行了展望。

碳纳米管/天然橡胶复合材料的性能研究

研究4种不同牌号的碳纳米管(Flotube 7000,9000,9011和9400)对碳纳米管/天然橡胶复合材料性能的影响。结果表明,碳纳米管的加入能显著提高复合材料的物理性能和热导率,具有一维取向排列且长径比较大的Flotube 7000对物理性能的提高程度最大,Flotube 7000和经酸处理表面具有OH和COOH官能团的Flotube9011对导热性能提高程度最为明显。

碳纳米管/白炭黑/炭黑补强溶聚丁苯橡胶纳米复合材料导电性能的研究

研究碳纳米管(CNTs)/白炭黑/炭黑补强溶聚丁苯橡胶(SSBR)纳米复合材料的导电性能。结果表明,当白炭黑用量小于50份时,白炭黑的阻隔效应占主导,CNTs/白炭黑补强SSBR纳米复合材料的导电性能较差;当白炭黑用量达到70份时,白炭黑的体积排除效应占主导,复合材料的导电性能较好。炭黑和CNTs的协同作用可提高CNTs/白炭黑/炭黑补强SSBR纳米复合材料的导电性能。偶联剂Si747改性复合材料的导电性能优于未添加偶联剂Si747的复合材料。

非充气轮胎中剪切带结构与材料的研究进展

非充气轮胎能够避免充气轮胎的爆胎风险,已成为橡胶/轮胎行业研究的热点产品。非充气轮胎由轮毂、辐条、剪切带和胎面组成,剪切带是非充气轮胎结构中的重要部件。剪切带可分为橡胶剪切带、聚氨酯剪切带和金属剪切带,剪切带结构与材料参数对非充气轮胎的性能影响极大。剪切带的结构与材料技术进步为非充气轮胎的进一步发展提供了技术支撑。

碳纳米管/纳米氧化铝/天然橡胶复合材料的性能研究

以偶联剂Si69原位改性法制备碳纳米管/纳米氧化铝/天然橡胶(NR)复合材料,对其性能进行探讨。结果表明:复合材料的动态力学性能优异,动态压缩生热较低;碳纳米管与纳米氧化铝并用对提高复合材料导热性能具有协同效应,复合材料的导热性能良好。碳纳米管和纳米氧化铝并用可以解决内部温升造成复合材料寿命缩短的问题。

非胶组分对天然橡胶性能的影响研究

天然橡胶(NR)中非胶组分对其分子结构和性能有很大影响,在NR的分子结构构建过程中有助于NR分子链由线性结构变为网状结构。传统烟胶片和标准胶的制备过程采用酸凝工艺,加之剪切造粒和高温干燥等加工方式,均造成大量非胶组分的流失。本工作采用薄膜干燥法制备的NR在极大程度上避免了非胶组分的流失,通过此法制备的全组分NR胶料表现出良好的力学性能,与分别去除各非胶组分的NR进行性能对比发现:脱除磷脂导致NR胶料的门尼粘度降低26.92%,硫化诱导期缩短24.91%,耐老化性能有所提高;脱除蛋白质导致NR胶料的门尼粘度降低1.72%,硫化诱导期缩短50%,耐老化性能有一定程度提高。

高压氢气下橡胶密封圈的密封性能研究进展

综述高压氢气下橡胶密封圈的密封性能研究进展,重点介绍氢气在橡胶中的渗透性能和高压氢气下橡胶密封圈密封失效的影响因素以及高压氢气下橡胶密封圈的密封性能分析方法。氢气在橡胶中的渗透性能影响因素为填料种类、氢气压力、橡胶种类,高压氢气下橡胶密封圈密封失效的影响因素主要为泄爆效应和体积膨胀,高压氢气下橡胶密封圈的密封性能分析方法主要包括原位可视化分析和有限元分析。高压氢气密封用橡胶密封圈未来的研究方向是扩展填料和橡胶种类,开发系统性研究和测试设备。

淀粉/炭黑/丁苯橡胶复合材料的抗疲劳性能

采用乳液共混法,用少量淀粉等量替代炭黑,制备淀粉/炭黑/丁苯橡胶(SBR)复合材料,研究了淀粉用量对复合材料抗疲劳性能的影响。结果表明,当丁苯胶乳为100份、炭黑与淀粉的总量为50份时,淀粉最佳替代量为5～8份,在此条件下复合材料的抗疲劳性能大幅度提高;淀粉/炭黑/SBR复合材料的抗疲劳性能与硫化胶的抗切割性能、裤形撕裂强度以及损耗因子有一定的相关性。

橡胶工程高等实验课虚拟仿真教学势在必行

《橡胶工程高等实验》是我国高校橡胶工程本科专业的必修课程,但目前《橡胶工程高等实验》存在诸如师资力量薄弱、教学设施不足、面临安全风险及实验环境不佳等问题,致使《橡胶工程高等实验》的教学效果大打折扣。而通过虚拟仿真教学则可以有效提高教学质量,学生首先通过网络视频被动听课以通晓实验原理,再主动结合《橡胶工程高等实验》仿真软件虚拟再现真实世界橡胶混炼实验过程和结果,可满足教学大纲对于橡胶工程本科教学的要求,进而达到橡胶工程专业本科生的培养目标。

炭黑在橡胶中分散技术的研究进展

对于炭黑补强橡胶复合材料,平衡生热、补强以及磨耗之间的关系是炭黑应用的瓶颈问题。炭黑在橡胶基体中的分散性是影响其补强的关键因素之一,从增强炭黑与橡胶之间的相互作用角度出发,炭黑在橡胶中分散技术的研究进展主要体现在炭黑改性、橡胶改性以及液相复合技术方面。重点阐述炭黑的表面改性、聚合物基体的功能化改性以及炭黑与橡胶湿法混炼制备母胶,旨在促进炭黑在橡胶中均匀纳米分散,提高炭黑对橡胶的补强作用,获得性能优异的炭黑/橡胶复合材料。

植活式纳米氧化锌在天然橡胶中的应用研究

试验研究3种类型植活式纳米氧化锌对天然橡胶(NR)性能的影响,并与普通氧化锌和纳米氧化锌对比。结果表明:在NR胶料中以3份植活式纳米氧化锌替代5份普通氧化锌,可保证加工安全性,明显降低能耗,硫化胶的物理性能、动态生热性能、耐磨性能和耐疲劳性能得到改善或相差不大;其中3份用量的A型植活式纳米氧化锌的活化作用最优。

医用硅橡胶亲水改性研究进展

硅橡胶材料在生物医学领域有着广泛的应用,但其结构组成决定了材料本身具有弱极性和疏水性,导致其与机体相容性差,因而需要提升硅橡胶的亲水性能。从表面和本体改性两大方面综述了提升医用硅橡胶亲水性能的改性方法,分析比较各种改性方式的优缺点,并对未来医用硅橡胶的发展方向进行了展望。

过氧化物DCP与硫黄交联丁苯橡胶体系的拉伸取向行为对比研究

利用傅里叶转换红外光谱仪,通过红外二色法测定过氧化物DCP交联丁苯橡胶(SBR)体系(DCP/SBR硫化胶)与硫黄交联SBR体系(S/SBR硫化胶)在不同拉伸应变下的取向度,并对两种体系的拉伸取向行为进行对比。结果表明:DCP/SBR和S/SBR硫化胶在拉伸过程中的取向度均随应变的增大而增大;在交联密度相近的情况下,S/SBR硫化胶更容易发生拉伸取向行为,其取向度远大于DCP/SBR硫化胶。通过Mooney-Rivlin模型拟合佐证了红外二色法分析结果的正确性。

过氧化物DCP交联丁苯橡胶拉伸过程的微观结构研究

利用原子力显微镜(AFM)观测过氧化物DCP交联丁苯橡胶(SBR)拉伸过程的微观结构演变,研究过氧化物DCP用量对SBR拉伸取向行为的影响。结果表明:随着过氧化物DCP用量增大,SBR的交联密度增大,拉伸强度先增大后减小,拉断伸长率减小;整体来看,随着应变增大,过氧化物DCP用量为0. 2和0. 3份的SBR无定形区面积占比呈减小趋势,取向无定形区和高度取向区面积占比呈增大趋势,模量呈先减小后增大趋势;在适当范围内过氧化物DCP用量大的SBR更容易发生拉伸取向行为,且取向度更高。Mooney-Rivlin模型分析结果佐证了AFM分析结果的正确性。

三维石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料的制备及其性能

通过三步法及真空辅助浸渍的方法制备了石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料,该复合材料质轻并且内部的多孔石墨烯-吡咯气凝胶具有较为均一的三维结构,在与环氧树脂复合之后,这种三维结构也能很好地保留。石墨烯的三维网络为电子传导提供了快速通道,使材料的导电性能显著提高,仅有0.23%(质量分数)填料含量的石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电导率可以达到67.1 S/m。石墨烯-吡咯气凝胶/环氧树脂复合材料(1G-1%P,1300℃)的电磁屏蔽性能在8~12 GHz可以达到33 dB,更重要的是石墨烯-吡咯气凝胶骨架还起到了增强环氧树脂基体力学性能的作用,弯曲强度和弯曲模量与环氧树脂基体相比分别提高了60.93%和25.98%(10G-5%P,180℃),石墨烯-吡咯气凝胶的三维结构可以有效地改善材料整体的电磁屏蔽性能以及力学性能。

溶液静电纺丝制备电气石/PLA纳米纤维膜及其过滤性能、稳定性能研究

为获得一种兼具高效低阻和高滤效稳定性的PLA纳米纤维膜,在聚乳酸(PLA)纺丝液中加入不同质量分数的电气石,采用静电纺丝技术制备电气石/PLA纳米纤维膜;利用扫描电镜、差示扫描量热仪和过滤性能测试仪等仪器分析了纤维形貌、直径分布、结晶性能及纤维膜过滤效率、通气阻力等性能。结果表明:电气石的加入可一定程度提高PLA纤维的结晶度,并提高纤维荷载电荷稳定性。当电气石添加量为1.0%时,纤维膜初始过滤效率可达98.7%,放置120 d后仍保持97%以上,质量因子达到0.12 Pa^(-1);与未添加电气石的聚乳酸纳米纤维膜相比,过滤效率和保持率均有所提高;在100℃条件下处理1 h,纳米纤维膜过滤效率仍高达98%以上,过滤阻力基本保持在37 Pa,具有较好的热稳定性。

淀粉/聚乙烯醇复合生物膜的制备及其表征

背景：目前还没有将淀粉/聚乙烯醇膜应用于引导组织再生技术的研究,实验结合天然高分子和合成高分子的优点制备成多孔结构的引导组织再生膜。目的：不同制备工艺条件对淀粉/聚乙烯醇膜性能的影响。方法：以聚乙烯醇和淀粉为主要原料,通过溶液浇注、冷冻干燥法制备具有多孔结构的引导组织再生膜,考察原料配比、溶液浓度和预冻温度对多孔薄膜性能的影响。对薄膜的表面形貌、孔隙率、吸水率、力学性能及细胞毒性进行了表征。结果与结论：不同工艺条件下制备膜的孔径在1-50μm,孔隙率在60%-70%,拉伸强度在12-26MPa,并且该膜具有良好的生物相容性和亲水性。当溶液浓度为5%,预冻温度为-30℃时该膜表面孔的分布比较均匀,淀粉含量越多,孔径越大。

可降解多孔淀粉/聚乙烯醇复合膜的结构与性能

背景:针对现有材料存在的问题,课题组制备了淀粉/聚乙烯醇膜,研究其性能是否满足引导组织再生膜的要求。前期实验已经探讨制备工艺条件对膜性能的影响。目的:观察在最佳的制备工艺条件下淀粉/聚乙烯醇膜的断面结构、生物相容性和体外降解等相关性能。方法:采用溶液浇注,冷冻干燥的方法制备了可降解的多孔淀粉/聚乙烯醇膜。对在预冻温度为-30℃,溶液浓度为5%,聚乙烯醇和淀粉质量比分别为4:1和1:1时制备的淀粉/聚乙烯醇膜的性能进行表征。结果与结论:在淀粉/聚乙烯醇膜的内部都形成了相互关联的孔结构,质量比为1:1的淀粉/聚乙烯醇膜的孔径大于质量比为4:1淀粉/聚乙烯醇膜,L929细胞和MC3T3细胞都能在材料表面黏附生长,并且由于两种膜的降解速率不同,可以根据不同组织的修复速率调节淀粉/聚乙烯醇膜的降解速率,以满足组织的修复需要。