丙烯酸酯三嵌段共聚物改性环氧树脂及其性能EI北大核心CSCD

通过原子转移自由基聚合(ATRP)法合成了硬-软-硬结构的ABA型嵌段共聚物(PMG-PBA-PMG)。采用核磁共振波谱仪、凝胶渗透色谱仪、傅里叶变换红外光谱仪分析确定了嵌段共聚物分子的结构及成分。利用嵌段共聚物改性环氧树脂,研究其热性能、流变学性能、力学性能、微观形貌、相容性及增韧机制。结果表明,丙烯酸酯三嵌段共聚物用量为10 phr时,共混体系的综合性能达到最佳,确定体系固化工艺为150℃×1 h+180℃×3 h;缺口冲击强度可达7.34 k J/m2,弯曲强度118 MPa,断裂伸长率4.8%,拉伸强度为80 MPa,弹性模量为2931 MPa;共混体系保持较宽的温度加工窗口,可作为复合材料预浸料树脂基体;此外,扫描电镜断面出现大量的锯齿,可有效阻碍裂纹的扩展并吸收大量的断裂能,从而提高环氧树脂的韧性。     

脂肪族聚醚酯热塑性弹性体的合成与性能

本文合成了以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)为硬段,聚四氢呋喃醚(PTMO,相对分子质量1000)为软段的生物降解脂肪族聚醚酯热塑性弹性体,其中PTMO的质量分数为50%、60%、70%。采用核磁共振氢谱、差示扫描量热法、凝胶渗透色谱、力学性能测试对嵌段共聚物的结构、熔融行为、力学性能进行了表征。结果表明:合成的目标产物为PBS/PTMO嵌段共聚物;Mn和Mw分别达到5.0×104和13.0×104以上;软段PTMO的结晶温度(Tc)较低,分别为-17.9℃、-14℃和-17.4℃;而硬段的Tc较高,分别为54.6℃和46.3℃;合成的嵌段共聚物表现出热塑性弹性体的力学行为,拉伸强度分别为22 MPa、18 MPa和14 MPa;弹性恢复率性能测试表明合成的脂肪族聚醚酯热塑性弹性体具有较好的弹性恢复性能。     

多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物共改性环氧树脂三元复合材料性能

采用多壁碳纳米管(MWCNTs)和丙烯酸酯嵌段共聚物(ACRBC)协同改性制备了多壁碳纳米管-丙烯酸酯嵌段共聚物/环氧树脂(MWCNTs-ACRBC/EP)三元复合材料。通过FTIR、 XPS和SEM对强酸处理后的MWCNTs的性能进行表征,利用DSC法对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化反应参数进行表征,采用DMA对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的耐热性进行表征,采用电子力学试验机对MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能进行测试。结果表明:强酸处理后在MWCNTs表面成功形成反应官能团。采用150℃×1 h+180℃×3 h作为MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的固化工艺, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的玻璃化转变温度可达197.5℃,提高了13.3%, MWCNTs-ACRBC/EP复合材料的力学性能提高,抗弯强度为144 MPa,弯曲模量为3662 MPa,冲击强度为19.5 kJ/m^2。     

POSS嵌段共聚物改性环氧树脂

采用可逆加成-断裂转移聚合(RAFT)方法合成甲基丙烯酰氧丙基七异丁基笼形倍半硅氧烷(MAiBuPOSS)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物甲基丙烯酸乙酯(HEPO)的嵌段共聚物PMAiBuPOSS-b-PHEPO(BCP),用于改性双酚A型环氧树脂。利用扫描电镜表征环氧树脂复合材料的断面形貌,发现PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物可在环氧树脂中发生自组装,形成了以POSS嵌段为核、含磷嵌段为壳的核壳结构自组装体。动态力学分析、热重分析、差示扫描量热分析、垂直燃烧测试(UL-94)及极限氧指数(LOI)研究表明,PMAiBuPOSS-b-PHEPO嵌段共聚物中PHEPO链段增强了聚合物与环氧树脂的相容性,PMAiBuPOSS链段显著提高了环氧树脂的热稳定性和阻燃性能。当PMAiBuPOSS-b-PHEPO质量分数为5%时,环氧树脂复合材料LOI值为33.0%,UL-94燃烧等级为V-0级,且其力学性能也得到显著提升。     

聚酰胺6-聚氨酯嵌段共聚物的制备及其性能研究

为了改善浇铸聚酰胺6(MC-PA 6)的冲击韧性,制备了聚酰胺6-聚氨酯(PA 6-PU)嵌段共聚物.采用示差扫描量热分析(DSC)、动态力学性能分析(DMTA)以及静态力学性能测试研究了PU柔性组分对PA 6-PU嵌段共聚物结构和性能的影响.结果表明,当PU柔性组分含量为15%~20%(质量分数,下同)时,共聚物中出现了2个熔融峰,表明晶粒尺寸分布较宽;DMTA确定PA 6-Pu嵌段共聚物只有1个玻璃化温度(α松弛峰),说明共聚物为单相体系.PA 6-PU嵌段共聚物的力学性能数据表明,随PU组分含量的增加,共聚物的拉伸强度下降,但50℃和25℃时的冲击强度大幅度提高.     

双马来酰亚胺共聚改性及性能

采用侧甲基双马来酰亚胺(T-BMI)对4,4’-二苯甲烷型双马来酰亚胺(BDM)进行共聚改性制备一种高韧性基体树脂。研究结果表明:T-BMI-BDM改性共聚体系的力学性能得到明显的改善,当T-BMI与BDM的摩尔比为1∶1时,冲击强度和断裂韧性GIC分别达到17.2kJ/m~2和316J/m~2,比改性前分别提高了66.3%和39.8%;共聚体系的拉伸强度和弯曲强度分别达到101.0 MPa和165.0 MPa,比改性前分别提高了12.2%和2.5%;DMA和TG分析结果表明,T-BMI-BDM改性共聚体系的热性能没有明显下降,玻璃化转变温度和5%热失重温度分别达到了267.2℃和403.7℃;通过改性共混体系DSC曲线分析确定其固化工艺条件为160℃×2h+180℃×2h+200℃×2h+230℃×4h,通过改性共混体系黏度-温度和黏度-时间曲线分析确定其流变性能适用于复合材料RTM成型工艺,适宜的注射温度为125~140℃。     

MAHSBS和纳米CaCO3复合改性PCABS共混材料

研究苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（SBS）、马来酸酐接枝苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物（MAH-SBS）、纳米CaCO₃单独填加与复配填加对聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯二烯三元共聚物（ABS）共混物（PC-ABS）性能的影响,采用电子扫描电镜观察其微观结构。结果发现,质量比PC：ABS=1：1时,共混材料综合性能最好;单独添加4wt%的纳米CaCO₃,PC-ABS的拉伸强度明显上升,冲击强度略有上升;单独添加SBS无法起到改良效果;单独添加MAH-SBS,MAH-SBS/PC-ABS的冲击强度上升,但拉伸强度严重下降;MAH-SBS与纳米CaCO₃复配时,可以起到协同作用,PC-ABS的冲击强度由80 kJ/m²上升至约108 kJ/m²,拉伸强度由57.0 MPa上升至约61.5 MPa。     

异戊二烯/丙烯腈嵌段共聚物的合成和性能研究

首次采用三元稀土催化剂[Nd(P204)3-Al(i-Bu)3-BrCH2CH2Br]以顺序聚合法合成异戊二烯－丙烯腈嵌段共聚物。研究了共聚合反应特征。用红外光谱和差示扫描量热分析等表征嵌段共聚物，它有两个玻璃化转变温度（Tg:-75.6℃，96.5℃），有优良的耐溶剂性和较好的力学性能。含28．2％丙烯腈的嵌段共聚物（生胶）的断裂强度为0．53MPa，屈服强度为0．50MPa，断裂伸长率为261％，弹性模量为1．86MPa。     

含有机硅三元嵌段共聚物及其共混物的形态结构与性能

以聚苯醚（ＰＰＯ）作为硬段、聚对羟基苯乙烯（ＰＨＳ）为半硬段、聚二甲基硅氧烷（ＰＤＭＳ）为软段，利用羟基与硅胺基缩合生成硅醚的不可逆反应，合成了含有硬段、半硬段和软段的ＰＰＯ－ＰＨＳ－ＰＤＭＳ三元嵌段共聚物。并使ＰＰＯ－ＰＨＳ－ＰＤＭＳ三元嵌段共聚物与其均聚物进行共混。研究了ＰＰＯ－ＰＨＳ－ＰＤＭＳ及其共混物的２结构和性能。结果表明，该共聚物其ｔｇδ随温度变化的曲线在－１００－２１５℃范围内是一个     

两亲性嵌段共聚物增韧环氧树脂

合成了端环氧基硅油与聚醚胺(D-230)的嵌段共聚物。采用端环氧基硅油和嵌段共聚物对双酚A型环氧树脂(E-51)进行改性。结果表明,采用端环氧基硅油和D-230的嵌段共聚物改性环氧树脂(EP),效果优于端环氧基硅油改性的方式。采用4份端环氧基硅油预反应改性EP后,Tg由未改性的163.23℃提高到164.81℃。除耐热性有所提高外,其拉伸强度也几乎能保持不变,断裂伸长率由38.62%降低到30.53%,冲击强度由20.23 kJ/m2提高到32.51 kJ/m2。     

左旋聚乳酸/右旋聚乳酸嵌段共聚物的共混物及其纤维的结构与性能

以右旋聚乳酸-聚乙二醇-右旋聚乳酸(PDLA-PEG-PDLA)三嵌段共聚物作为改性剂,通过熔融共混法及熔融纺丝-后牵伸两步法分别制备了左旋聚乳酸(PLLA)/PDLA-PEG-PDLA共混物及其共混纤维。采用差示扫描量热分析、热重分析、毛细管流变仪、扫描电镜、广角X射线衍射及力学性能测试等方法对共混物及其共混纤维的结晶行为、热性能、取向及力学性能等进行了研究。结果表明,熔融温度对PLLA及其共混物的结晶行为有较大的影响。当熔融温度为230℃时,共混物中PDLA-PEG-PDLA含量为10%时,α晶的结晶温度最高,为127℃;另外,共混物具有较好的纺丝性能,相同条件下制备的共混纤维的结晶度和取向度均高于纯PLLA纤维,当嵌段共聚物质量分数为2%时,共混纤维的结晶度及取向度最大,分别为27%和-0.39;嵌段共聚物的加入,对PLLA的热稳定性和力学性能的影响较小。     

聚乳酸/聚丙二醇多嵌段共聚物的合成及表征

以乳酸为原料,通过缩合聚合合成了齐聚乳酸(OLA);以1,6-己二异氰酸酯为扩链剂,扩链OLA和聚丙二醇(PPG)得到多嵌段共聚物(OLA-b-PPG)。采用核磁共振氢谱(1 H-NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR)表征嵌段共聚物的结构;由凝胶渗透色谱(GPC)测定嵌段共聚物的分子量及分子量分布;采用热重分析法(TGA)和示差扫描量热法(DSC)对聚合物的热性能进行了表征;通过拉伸实验测试了聚合物的力学性能。结果表明:OLA和PPG能够通过1,6-己二异氰酸酯扩链制得多嵌段共聚物OLA-b-PPG。OLA-b-PPG的重均分子量为33463g/mol,分子量分布为1.93。与OLA相比,OLA-b-PPG熔点降低,为126℃。OLA-b-PPG的断裂强度为12.2±0.3MPa,断裂延伸率为(3.5±0.5)%。     

聚(氨酯-脲-酰胺)热塑性弹性体的合成及表征

以双端氨基的尼龙1212预聚物(OPA)为硬段、异氰酸酯封端的聚醚型聚氨酯预聚物(OPU)为软段,通过改变软、硬段的摩尔比制得了不同相对分子质量的聚(氨酯-脲-酰胺)热塑性弹性体(PUUA)。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)考察了OPU合成过程中-NCO基团与C-O-C醚键的相对强度变化,进而确定了合成OPU的反应时间为60 min。通过核磁氢谱和FT-IR确定了产物结构。凝胶渗透色谱法(GPC)测试结果表明,硬、软段摩尔比在1.2～1.5范围内,产物重均分子量可在(1.82～3.59)×10~4范围内调控。差示扫描量热分析(DSC)结果表明,随着硬、软段摩尔比由1.2提高至1.5,硬段的熔点由185℃降低至174℃,结晶温度由167℃降低至138℃,但OPU软段的熔点和结晶温度基本不变。PUUA的力学性能测试结果表明,其拉伸强度为28 MPa,断裂伸长率可达417%,缺口冲击未能冲断,是一种性能优异的热塑性弹性体。     

改性四氟乙烯-丙烯共聚橡胶的合成和性能

采用由过硫酸铵-甲醛次硫酸钠-硫酸亚铁-乙二胺四乙酸二钠组成的氧化-还原引发体系,经乳液聚合制备了少量巴豆酸乙烯酯(VCA)或甲基丙烯酸乙烯酯(VMA)改性的四氟乙烯-丙烯(TFE-P)共聚物生胶,对硫化前后的共聚物结构、硫化胶的拉伸性能和热稳定性等进行研究。发现VCA或VMA可有效共聚进入共聚物分子链,并导致共聚物平均相对分子质量的降低;少量VCA或VMA的引入显著提高了TFE-P共聚物的可交联性,并提高了硫化胶的拉伸强度和热稳定性,未补强TPE-P-VCA共聚物硫化胶的拉伸强度达16 MPa,断裂伸长率可达360%,补强后TPE-P-VCA共聚物硫化胶拉伸强度达19.8 MPa,断裂伸长率可达190%。     

碳纳米管／聚氨酯纳米复合材料的制备及性能

采用可逆加成-断裂链转移(RAFT)聚合方法在碳纳米管表面接枝聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯嵌段共聚物MWNT-P(MMA-b-St),对碳纳米管进行改性。采用直接共混法制备碳纳米管/水性聚氨酯纳米复合材料。通过红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)对嵌段共聚物的结构进行了表征。碳纳米管加入对乳液成膜性影响不大。热失重分析(TGA)和力学性能测试结果表明,当改性后的碳纳米管含量为聚氨酯固体份的0.75%时,复合材料的热稳定性、拉伸强度和断裂伸长率均较聚氨酯有所提高。     

聚左旋乳酸/嵌段共聚物共混纤维的牵伸工艺及性能

以聚左旋乳酸(PLLA)和嵌段共聚物(PDLA-PEG-PDLA)切片为原料,通过熔融纺丝-牵伸两步法制得PLLA/PDLA-PEG-PDLA共混纤维,研究牵伸倍数、牵伸温度以及热定型温度对共混纤维结构和性能的影响。结果表明,最佳牵伸温度为85℃,最佳热定型温度为130℃,在相同实验条件下,共混纤维的结晶度高于纯PLLA;当PDLAPEG-PDLA的质量含量为5%时,在牵伸3倍的条件下,共混纤维的断裂伸长率为35%,断裂强度达4.4cN/dtex。     

嵌段共聚物PS-b-PMMA在PCHMA/PMMA共混体系中增容效果的研究:嵌段比、分子量及粘度的影响

采用熔融共混方式,利用两嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)来增容聚甲基丙烯酸环己酯(PCHMA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混体系,主要研究PS-b-PMMA嵌段比、均聚物的分子量以及体系粘度对增容效果的影响。研究发现,非对称结构的嵌段共聚物较对称结构的嵌段共聚物更容易在体相形成胶束,胶束的形成减少了嵌段共聚物在界面的利用率。均聚物分子量增大,嵌段共聚物的胶束均增加。分散相分子量增大,造成了界面的嵌段共聚物稳定性减弱,容易扩散至分散相内部,形成胶束。连续相分子量增大致使链段溶胀力减小,嵌段共聚物胶束外围的乳化效果降低,而且连续相粘度增大,使得嵌段共聚物胶束滞留在连续相,难以迁移至界面。共混体系的混合剪切增加,粘度变小,嵌段共聚物的扩散速率加快。通过调控均聚物分子量和体系粘度,能有效地减少体相胶束的形成,增大嵌段共聚物在界面的利用率。通过Leibler干湿刷理论、焓驱溶胀聚合物刷以及Stokes-Einstein扩散理论可以解释相关的结论。     

SEBS/PPO/KN三元共混物的相态结构与性能研究

将不同配比的氢化聚苯乙烯-聚丁二烯-聚苯乙烯嵌段共聚物(SEBS)、聚苯醚(PPO)、KN树脂通过双螺杆挤出机进行熔融共混得到SEBS/PPO/KN三元共混物。通过原子力显微镜观察不同配比的三元共混物的相态结构，并研究其热力学性能、力学性能和流变性能。结果表明，随着KN树脂用量的增加，分散相越容易结晶，熔点逐渐升高，单位热焓也逐渐升高，材料的拉伸强度呈现先上升后降低的趋势，断裂伸长率逐渐增加，熔融指数呈现显著的增长趋势。当KN树脂用量小于40份时，三元共混物的相态结构为“海岛结构”;当KN树脂用量为40份时，SEBS/KN二元共混物的相态形成“双连续”相态。     

两性星形嵌段共聚物的某些特殊性质

研究了两性聚合物(聚苯乙烯-聚环氧乙烷星形嵌段共聚物)的乳化性质,相转移催化作用及高分子共混时的增容作用。结果指出,对水-苯体系的乳化效果而言,四臂共聚物>三臂>二臂。乳化效果还随共聚物浓度增加、分子量减小及聚环氧乙烷嵌段含量的增大而增大。对于Williamson固液相反应,嵌段共聚物的相转移催化效果较纯聚环氧乙烷为好,星形的较二嵌段的为好。随分子量增大,反应物浓度及温度增加,苯酚钾的转化率增加。加2％星形嵌段共聚物有利于聚苯乙烯与氯醇橡-胶的共混,使产物的物理机械性能有所提高。     

纳米SiO2/聚氨酯/环氧树脂复合体系的合成及表征

采用活性稀释剂的环氧基团与纳米SiO2反应,以达到对纳米SiO2的表面改性、防止团聚等目的;以环氧树脂(E44)和缩水甘油(Glycidyl)同时对聚氨酯预聚体进行封端,与TDE-85环氧树脂共混,组成纳米SiO2/聚氨酯/环氧树脂复合体系。采用FT-IR、DMA、SEM和万能实验机对体系的相关性能进行表征,结果表明,与纯环氧树脂和聚氨酯/环氧树脂/活性稀释剂复合体系相比,纳米SiO2/聚氨酯/环氧树脂复合体系的相关性能更加优异;加入纳米SiO2的Tg最高为78℃;断面形貌显示体系相容性好且纳米SiO2没有发生团聚;加入3%纳米的SiO2后,体系的拉伸强度和冲击强度达到最高,室温下分别为78.23MPa和50.85kJ/m2,液氮下(-196℃)分别为93.09MPa和62.56kJ/m2。