聚多巴胺改性纳米二氧化硅增强反式-1,4-聚异戊二烯形状记忆聚合物的制备与性能

由于形状记忆聚合物(SMP)较低的力学强度，不足以满足现今大多数商用复合材料的使用标准，严重限制了其在许多高级应用中的使用。因此，为制备高性能SMP复合材料，利用聚多巴胺(PDA)对纳米SiO₂进行表面改性，制备了一种新型纳米填料SiO₂@PDA，并通过SEM、XPS和FTIR对其结构和性能进行了表征。将SiO₂和SiO₂@PDA作为纳米填料填充到反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)中，制备了TPI形状记忆复合材料，系统的研究了TPI/SiO₂和TPI/SiO₂@PDA复合材料的热稳定性、力学性能和形状记忆性能。结果表明：PDA修饰增强了SiO₂在TPI基体中的分散性和界面相互作用，从而使TPI/SiO₂@PDA复合材料的热稳定性、力学性能得到提升的同时仍能够保持良好的形状记忆性能。当SiO₂@PDA含量为1.5%(以TPI的质量为基准，下同)时，TPI复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值，...     

热塑性聚氨酯/聚己内酯共混物的形状记忆和力学性能

利用简单的熔融共混制备得到不同组分比的热塑性聚氨酯(TPU)/聚己内酯(PCL)共混体系,研究了两相组分比的变化对共混材料相形态、形状记忆性能和力学性能的影响。偏光显微镜观察发现,随着结晶相PCL含量的增加,其逐渐从分散相过渡至连续相再发展为基体相。热性能测试结果表明TPU的加入对PCL的熔融行为影响甚微,整个共混体系基本表现出与PCL一致的熔点。形状记忆性能测试发现共混材料的形状记忆性能表现出明显的组分依赖性,并在组分比为50%/50%性能达到最优(R_r=91%,R_f=96%)。而力学测试结果表明,PCL的加入既不会显著劣化TPU原有的拉伸强度,还能进一步提高其断裂伸长率。     

纳米OMMT/EVA-g-PU复合材料

采用熔融接枝与熔融插层相结合的方法,成功制备了纳米OMMT/EVA-g-PU复合材料。通过FTIR及13C NMR测试表明,端—NCO的聚氨酯(PU)预聚体与皂化乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)间发生接枝反应。采用X射线衍射仪(XRD)与透射电镜(TEM)观察了蒙脱土(OMMT)在基体中的分散状态,用电子万能试验机、动态力学分析仪(DMA)和热重分析仪(TG)分析了复合材料的力学性能、储能模量和热性能。结果表明：OMMT主要以插层型分布在基体中;当OMMT的质量分数为3%时,复合材料的断裂强度、杨氏模量和撕裂强度分别为7.96 MPa、7.12 MPa和49.97 MPa;复合材料的储能模量随 OMMT含量的增加而升高,当OMMT的质量分数为7%时,复合材料的储能模量相对于纯EVA 提高了2 倍多;复合材料的热稳定性能也要优于纯EVA,并随OMMT含量的增加而升高。     

乙烯-醋酸乙烯酯共聚物增强硅橡胶复合材料的黏弹阻尼性能

在密炼机中将醋酸乙烯基（VA）含量为18%（质量比）的乙烯-醋酸乙烯酯共聚物（EVA）与硅橡胶（SR）共混,再在开炼过程中加入橡胶其他组分混合得到EVA/SR混炼胶,硫化形成EVA/SR宽温域黏弹阻尼复合材料。采用毛细管流变仪、橡胶加工分析仪（RPA）、动态力学热分析仪（DMA）和DSC研究了EVA含量对EVA/SR复合材料的力学性能、加工性能、阻尼性能和热性能的影响。结果表明:加入较多EVA可更明显地改善SR的硬度和模量及撕裂强度,并使其拉伸强度和断裂伸长率仍然较高,保持在SR使用要求范围内。EVA/SR混炼胶剪切变稀,增大剪切应变幅值显示明显的Payne效应,用Kraus模型可分析EVA含量和硫化的影响。EVA分散于白炭黑填充的SR化学交联网络中形成多重结构;SR降低了EVA的结晶温度,添加EVA起到了增强和增黏SR的作用。纯SR损耗因子大于0.1的温度范围为-42~-28℃;对于EVA:SR质量比为40:100的EVA/SR复合材料,其最大损耗因子从0.125提高到0.18,有效阻尼温域为-23~37℃。这明显拓宽了SR有效阻尼温域,可应用于较高温度减震降噪工程。      

具有相分离结构的PMMA/PEG半互穿网络形状记忆高分子

采用一步法,将不同分子量的线型聚乙二醇(PEG)与甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体和交联剂原位聚合,制备了具有相分离结构的聚甲基丙烯酸甲酯/聚乙二醇半互穿聚合物网络(PMMA/PEG semi-IPNs)形状记忆高分子。采用差示扫描量热分析(DSC)、动态热力学分析(DMA)和应力-应变分析,对具有不同分子量PEG的PMMA/PEG semi-IPNs形状记忆高分子的热性能、动态力学性能和力学性能进行了表征,同时采用DMA对其双形形状记忆效应和三形形状记忆效应进行了研究。结果表明,PMMA/PEG semi-IPNs形状记忆高分子同时具有PEG的结晶相和复合网络的无定形相区,由于PEG结晶熔融温度处于复合网络的玻璃化转变温度区,能够辅助增强复合材料的形状记忆性能,其固定率和回复率都可达99%以上,而且利用这两个热转变作为形状记忆的开关相可以实现PMMA/PEG semi-IPNs优异的三形形状记忆功能,并对其三形形状记忆效应机理进行了阐释。     

分散相含量对乙烯-醋酸乙烯酯共聚物/聚丙烯原位微纤复合材料微纤形态、结晶行为及流变和力学性能的影响

利用微纳层叠共挤出装置成功制得EVA/PP原位微纤复合材料(MFCs),并对其微纤形态、力学性能、结晶性能和流变行为进行了研究。结果表明:PP在EVA中能够形成微纤,且随PP含量增加,直径较大的微纤数量显著增多,MFCs的储能模量(G′)和损耗模量(G″)都相应增大。且当PP含量低于10%(质量分数,下同)时,复合材料体系是部分相容的,但当PP含量超过10%时,体系发生相分离现象。PP微纤能够有效提高EVA的拉伸强度。当PP含量为20%时,拉伸强度最大,为16.71MPa,比纯EVA树脂提高了42.9%。差示扫描量热法(DSC)测试显示PP微纤会阻碍EVA的结晶行为,使MFCs的结晶度降低。     

碳纤维/聚乳酸复合材料的结晶性能和流变特性

以碳纤维（CF）作填料,制备了CF/聚乳酸（CF/PLA）复合材料,CF的质量比（CF∶PLA）为1%、3%、5%、10%和15%。研究了PLA及CF/PLA复合材料的结晶性能和流变特性。结果表明,质量比≤3%时,CF在基体中起到了异相成核的作用,提高了PLA的结晶性能,XRD衍射峰强度增强,CF/PLA复合材料结晶温度和结晶度分别提高到112.5℃和30.7%,流变特性与纯PLA相似。CF的质量比增加到5%时,达到"渗流阈值",黏度激增,限制了分子链段的自由运动,导致CF/PLA复合材料结晶性能下降。CF质量比为15%时,CF/PLA复合材料结晶温度降低至93.1℃,结晶度只有2.5%。     

复合处理碳纤维增强聚酰亚胺复合材料力学性能

采用浓硝酸氧化和聚酰亚胺(PI)包覆复合方法对短切碳纤维(CF)进行表面改性,提高CF增强热塑性聚酰亚胺复合材料(CF/TPI)力学性能。采用比表面积及孔容分析、原子力显微镜、扫描电子显微镜、热重分析仪研究了CF表面处理前后结构和形貌的变化。结果表明：CF经浓HNO₃处理后比表面积增加144.2%,CF表面沟壑加深;复合处理后有PI层包覆在 CF表面;包覆处理后CF耐热性能提高。力学性能测试表明,经过包覆处理后CF/TPI复合材料的拉伸强度比未处理的提高11.34%,弹性模量提高109.2%,弯曲强度提高18.78%,冲击强度提高74.15%。     

ABS高胶粉对发泡聚乳酸复合材料发泡质量及性能的影响EI北大核心CSCD

以化学发泡为主线,制备了发泡聚乳酸(PLA)复合材料,通过差示扫描量热分析、扫描电镜、动态力学热分析、热重分析等,研究了ABS高胶粉(ABSHR)对发泡PLA复合材料发泡质量、力学性能的影响规律。结果表明,随着ABSHR含量的增加,发泡PLA/ABSHR复合材料的结晶性能增强、熔体强度提高,发泡PLA复合材料的发泡质量明显改善;添加20%ABSHR的发泡PLA复合材料,其冲击强度达到14.31kJ/m^2,比未添加ABSHR的发泡PLA复合材料提高了221.6%;ABSHR的加入显著提高了发泡体系的热稳定性,拓宽了聚乳酸的应用范围。     

ABS高胶粉对发泡聚乳酸复合材料发泡质量及性能的影响

以化学发泡为主线,制备了发泡聚乳酸(PLA)复合材料,通过差示扫描量热分析、扫描电镜、动态力学热分析、热重分析等,研究了ABS高胶粉(ABSHR)对发泡PLA复合材料发泡质量、力学性能的影响规律。结果表明,随着ABSHR含量的增加,发泡PLA/ABSHR复合材料的结晶性能增强、熔体强度提高,发泡PLA复合材料的发泡质量明显改善;添加20%ABSHR的发泡PLA复合材料,其冲击强度达到14.31kJ/m~2,比未添加ABSHR的发泡PLA复合材料提高了221.6%;ABSHR的加入显著提高了发泡体系的热稳定性,拓宽了聚乳酸的应用范围。     

超微竹炭增强聚丙烯复合材料的制备与性能

为提高聚丙烯(PP)基复合材料的力学性能和热学性能,将不同质量分数的超微竹炭(UFBC)作为增强体引入聚丙烯,通过熔融挤出及注塑成型工艺制备UFBC/PP复合材料。利用SEM和DSC分析、力学强度和吸湿性测试等手段综合表征复合材料性能。结果表明:UFBC与PP基体间界面结合紧密;UFBC的添加对PP复合材料的力学强度有较好的增强效果:UFBC质量分数为30wt%时,UFBC/PP复合材料的拉伸强度和弯曲强度达到较大值,分别为26MPa和54MPa,较纯PP分别提高了9%和18%,UFBC/PP复合材料的耐湿性仍保持较佳水平,吸湿率均小于0.1%;UFBC质量分数为40wt%时,熔融温度提高了3.1℃;UFBC质量分数为50wt%时,UFBC/PP复合材料的结晶温度提高了10.8℃。UFBC的添加有效促进了UFBC/PP复合材料的结晶,改善了其加工性。     

可自愈合的紫外光响应形状记忆聚氨酯的制备及性能

采用溶液聚合法合成了以聚四氢呋喃(PTMG)为软段、4,4’-偶氮苯二甲酸(Azoba)和六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为硬段、双(2-羟基乙基)二硫醚(HEDS)为扩链剂的不同硬段比例的形状记忆聚氨酯(SMPU_s)。红外光谱表征了聚氨酯薄膜化学结构;分别通过热重分析、差示扫描量热分析、动态力学分析(DMA)探究了硬段对聚氨酯材料热稳定性、熔融温度及形状记忆性能的影响;记录了SMPU_2在紫外光照刺激下响应、发生形变的过程;用划痕修复测试和接触角法表征自愈合能力。结果表明,调控软硬段比例可得到具有差异形状记忆性能的SMPU_s。DMA测试中SMPU_s的平均固定率高于75%,回复率均高于95%,其中硬段含量为44%的SMPU_2形状记忆性能最佳,固定率达91%,回复率达99%。引入含双硫键的单体,SMPU_s具有一定自愈合性能。其中SMPU_5在40℃修复30 min,能修复表面划痕,力学测试表征的修复性能在60℃修复120 min修复率可达90%。     

伸张疲劳对丁苯橡胶/反式-1,4-聚异戊二烯并用硫化胶结构和性能的影响

研究伸张疲劳对炭黑填充丁苯橡胶(SBR)硫化胶及SBR/反式-1,4-聚异戊二烯(TPI)(质量比80/20,下同)并用硫化胶交联结构、动态性能和并用胶中TPI结晶性能的影响。结果表明,随着疲劳次数的增加,SBR硫化胶的拉伸强度、交联密度均大幅下降,tanδ峰值和E′小幅下降;而SBR/TPI硫化胶性能下降幅度较小,tanδ峰值和E′在疲劳初期有所下降;增加疲劳次数,TPI结晶衍射峰0.47nm对应的峰强不断减弱,0.39nm对应的峰强不断增强,同时在疲劳100万次时,SBR/TPI(80/20)硫化胶在晶面间距0.76nm处出现了新的结晶衍射峰。     

NBR-g-(GMA-co-St)的制备及其对PBT/PP复合材料的性能影响

以丁腈橡胶接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯-苯乙烯共聚物[NBR-g-(GMA-co-St)]为相容剂，制备了聚对苯二甲酸丁二醇酯/聚丙烯(PBT/PP)复合材料。通过傅利叶红外光谱仪(FT-IR)对丁腈橡胶接枝物进行结构分析，通过力学、动态力学分析(DMA)、差示扫描量热仪(DSC)、热失重(TG)和扫描电子显微镜(SEM)等分析手段对复合材料进行表征。结果表明：接枝过程中加入与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)同质量比的苯乙烯能有效地提高相对接枝度，降低交联度；NBR-g-(GMA-co-St)具有增韧作用，添加NBR-g-(GMA-co-St)使PBT/PP复合材料的冲击强度上升，拉伸强度下降；NBR-g-(GMA-co-St)的加入使分散相粒子尺寸变小，改善了复合材料的相容性；相容剂的加入降低了复合材料的熔融温度和结晶温度。     

改性多壁碳纳米管/聚氨酯形状记忆复合材料的制备及性能

利用表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在多壁碳纳米管(MWNT)表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),接枝改性后的多壁碳纳米管通过原位聚合法与形状记忆聚氨酯(SMPU)合成SMPU/MWNT-PMMA复合材料。采用FTIR、SEM、TGA、DMA等方法表征材料的结构与性能,并测试其形状记忆性能。结果表明,随着MWNT-PMMA含量的增大,复合材料的力学性能显著改善,最大拉伸强度达到81.30MPa,玻璃化转变温度(Tg)增大,热稳定性增强,且复合材料具有电热双敏性,循环四次后形状固定率和形状恢复率均在95%以上,具有较好的形状记忆性能。     

PLA/PBAT/PCL生物降解复合材料的制备及其性能分析

以聚乳酸(PLA)和己二酸-对苯二甲酸-丁二酯共聚物(PBAT)为基材,聚己内酯(PCL)为相容剂,采用熔融共混法制备了PLA/PBAT/PCL复合材料,研究了所得复合材料的热性能、力学性能和流变性能。结果表明,当PCL含量为2%时,复合材料的冲击强度和拉伸强度达到最大值;随着PBAT含量的增加,复合材料的熔融结晶温度Tc逐渐降低,而其初始热分解温度To先上升后下降;当PBAT的含量为15%时,To最大,其值为334.18℃。当PBAT含量从0增加到20%时,复合材料的冲击强度从3.26kJ/m2增加到7.07kJ/m~2,其断裂伸长率则从2.46%增加到118.22%;另外,随着PBAT含量的增加,复合材料的熔体弹性增加。     

表面改性蒙脱土/聚氨酯形状记忆复合材料的制备与性能

通过表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法在蒙脱土表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),接枝改性后的蒙脱土与聚氨酯原位聚合制备形状记忆聚氨酯复合材料。采用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、动态力学分析等方法表征材料的结构与性能,并测试其形状记忆性能。结果表明,随着改性蒙脱土含量的增大,复合材料的拉伸强度逐渐增大、玻璃化转变温度(Tg)上升,且改性蒙脱土的加入增大了复合材料的热稳定性,复合材料在循环4次后仍具有很好的形状记忆性能。     

功能化石墨烯-碳纳米管协同强韧化HDPE纳米复合材料的制备和性能

使用L-天门冬氨酸连接氧化石墨烯和酸化多壁碳纳米管(WMCNT-COOH)合成杂化材料LGC,然后用纳米填料LGC填充马来酸酐接枝高密度聚乙烯(HDPE-g-MAH),用熔融共混法制备了LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料。对LGC杂化填料和LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料进行了红外分析(FTIR)、拉曼光谱分析(Raman)、X射线衍射分析(XRD)、扫描电子显微镜分析(SEM)、示差扫描量热仪分析(DSC)、热失重分析(TGA)、动态热机械分析(DMA)和力学性能测试,研究了LGC含量对LGC/HDPE-g-MAH纳米复合材料性能的影响。结果表明:L-天门冬氨连接了GO和WMCNT-COOH,三者通过酰胺键连接在一起形成LGC杂化材料。LGC杂化材料内部官能团(氨基或羧基等)与聚合物基体中的羧基发生相互作用,改善了基体与填料之间的界面。根据DMA分析,损耗因子的变化证实了LGC与基体分子链之间强烈的相互作用。热学分析结果表明:纳米复合材料的结晶温度、熔融温度和热稳定性能都提高了。力学分析表明:随着LGC含量的增加,复合材料的拉伸强度和冲击强度呈现出先增大后降低的趋势;当LGC含量为0.5%和0.75%(质量分数)时,复合材料的冲击强度和拉伸强度分别比HDPE-g-MAH提高了95.9%和62.4%。     

生物降解聚酯弹性体粒子改性聚乳酸复合材料的制备及性能

以不同粒径的羧基封端生物降解聚酯弹性体粒子(CBEP)改性聚乳酸(PLA)制备了CBEP/PLA复合材料,对复合材料的力学、结晶与降解等性能进行了测试,并研究了CBEP对PLA性能的影响及作用机理。结果表明,CBEP可显著提高PLA的韧性,复合材料样条在拉伸时出现了颈缩现象,尤其是添加了7.5% (与PLA的质量比)粒径在200 nm的CBEP-a的复合材料的断裂伸长率由纯PLA的4.6%提高至155%,而复合材料的缺口冲击强度最高达到了纯PLA的2倍。同时CBEP可提高PLA的结晶性能,其中添加7.5%粒径在200 nm的CBEP-a的复合材料的等温结晶半结晶时间较纯PLA缩短了21.4%。而降解实验结果表明,添加了10%粒径在200 nm的CBEP-a的复合材料在脂肪酶环境下与土壤掩埋环境下的降解质量损失率分别由纯PLA的0.34%与0.25%,提高至2.52%与1.20%。CBEP/PLA复合材料在生物医药与环保材料等领域具有广阔的发展与应用前景。      

环氧化反式异戊橡胶/天然橡胶并用胶的疲劳和动态性能

研究了不同环氧度的环氧化反式异戊橡胶(ETPI)/天然橡胶(NR)(质量比15/85)并用胶的力学性能、疲劳性能及动态性能。力学性能测试表明,随ETPI环氧度的增加,拉伸、撕裂强度逐渐降低,100%和300%定伸强度逐渐增大;ETPI环氧度低于20%时,ETPI/NR并用胶硫化胶具有良好的力学性能和动态疲劳性能,与疲劳性能优异的TPI/NR并用胶接近,环氧度高于20%时疲劳性能明显降低;通过动态力学分析仪(DMA)和橡胶加工分析仪(RPA 2000)等测试进一步表明,并用胶的抗湿滑性能随ETPI环氧度增大而增强,滚动阻力随之增大。