流场下纳米粒子的分布对不相容共混物形态结构的影响EI北大核心CSCD

探讨了剪切流场下二氧化硅(SiO2)纳米粒子表面性质(亲水或疏水)及复配对聚异丁烯(PIB)/聚二甲基硅氧烷(PDMS)不相容共混物形态演变的影响。结果表明,加入单一表面性质(亲水或疏水)的粒子均能有效抑制分散相的凝聚,亲水粒子的尺寸细化效应与其分布有关,而疏水粒子与其分布无关。对于混杂粒子填充的PIB/PDMS共混体系,不同配比的混杂粒子均能阻碍分散相的凝聚。但是,当其中的疏水粒子分布在界面处且处于基体相中时比分布在分散相且处于界面能更有效地阻碍分散相的凝聚。     

基于聚二甲基硅氧烷和纳米CaCO_3的超疏水自清洁涂层的制备

利用聚二甲基硅氧烷(PDMS)与纳米CaCO_3,采用有机无机共混法制备有机无机复合涂层。向PDMS中引入适量的纳米CaCO_3粒子能显著提高复合涂层的表面接触角,纳米CaCO_3粒子的引入将PDMS涂层的表面接触角从113°提高到158°。该复合涂层具有非常好的自清洁性能。此外,该方法操作简单、步骤简便、无需特殊设备、适合大面积制备且生产成本低。因此,该超疏水自清洁涂层具有实用价值。     

HIPS/HDPE共混物的动态黏弹行为与相形态

采用动态流变测试和扫描电子显微镜技术,考察高抗冲聚苯乙烯(HIPS)/高密度聚乙烯(HDPE)共混物的动态黏弹行为与相形态,对比1%(质量分数,下同)的纳米和微米CaCO_3对HIPS/HDPE(30/70)不相容共混物的增容效果。结果表明:当HDPE小于30%时,HIPS/HDPE共混物在低频区的复数黏度和储存模量均显示出明显的正偏差,而当HDPE大于30%时,则呈现负偏差;前者与HDPE和PB粒子间的相互作用相关,而后者归因于HDPE基体与PS分散相之间较弱的界面相互作用。当HIPS为基体时,HDPE分散相粒子呈现较宽的尺寸分布;而当HDPE为基体时,PS分散相呈现双模尺寸分布,对应于两种不同类型的PS分散相粒子的存在。1%的纳米CaCO_3对HIPS/HDPE(30/70)不相容共混体系起到了一定的增容效果,CaCO_3纳米粒子主要位于HIPS/HDPE相界面以及HDPE连续相内;而微米CaCO_3对该共混体系仅起到了增黏而非增容作用,CaCO_3微米粒子仅位于HDPE连续相内。     

尼龙结构对尼龙/聚乙烯共混物织构形态的影响

比较了尼龙６／线型低密度聚乙烯（ＰＡ６／ＬＤＰＥ）和尼龙１０１０／线型低密度聚乙烯（ＰＡ１０１０／ＬＬＤＰＥ）共混和的织构形态,共混物的织构形态除与织构调节剂、组分比有关外,还与尼龙物结构有很大关系。在尼龙／聚乙烯二元共混物中,分散相粒子以球状（或椭球状）形式存在,粒子较大,两相界面清晰,加入织构调节剂后,分散相粒子明显变小,分布均匀,在尼龙６共混物中,除仍有表面光滑的球状粒子外,出现了莲藕断面状粒子,但两相之间仍有缝隙,而在尼龙１０１０共混物中,出现了辐（车）轮状粒子,两相间相互作用强,分散相粒子与连续相之间紧紧地连接在一起,表明高碳数的尼龙１０１０与聚乙烯的链段间的相容性更好。     

膜蒸馏脱盐用超疏水复合膜的研制

通过溶胶凝胶法和表面涂覆法,先后在PVDF中空纤维膜表面引入亲水SiO_2纳米粒子和低表面能PDMS涂层,构建具有高粗糙度、低表面能的超疏水复合膜,并探究SiO_2粒径、SiO_2溶液涂覆时间、PDMS涂覆时间等条件对复合膜性能的影响。SiO_2/PVDF复合膜接触角只有25.8°,而PDMS/SiO_2/PVDF复合膜接触角则达到162.3°,膜蒸馏通量约24.5 kg/(m~2·h);在60 h质量分数3.5%氯化钠盐溶液膜蒸馏测试中性能稳定,截留率始终保持在99.8%以上.     

分布于聚苯乙烯基体相的纳米SiO_2粒子对聚苯乙烯/聚丙烯共混物相粗化的影响

研究了纳米SiO_2粒子选择性分布在聚苯乙烯(PS)基体相时对退火过程中聚苯乙烯/聚丙烯(PS/PP)共混物的形貌粗化行为的影响。结果表明,当纳米SiO_2粒子分散在共混物的PS基体时,可显著抑制共混物的形貌粗化过程,且抑制效果比纳米SiO_2粒子分布在共混物的分散相中时更强;纳米SiO_2粒子分散在PS基体相中时,不会抑制分散相PP分子链的运动,但分散相PP液滴回缩时需要带动PS基体发生形变,PS基体中的粒子网络会大大增加这一过程的阻力,从而抑制PP液滴的回缩;同时,基体中的纳米SiO_2粒子使PP液滴的合并过程变得非常困难。     

铜基高梯度润湿表面的构建与表征

通过向垂直放有铜片的烧杯中滴加Ag NO3溶液,在铜片上制备出水接触角从平整铜表面的90.8°升至151.4°的梯度润湿表面;结合前期以碱辅助氧化法制备亲水区间的梯度润湿表面,实现了在无低表面能物质修饰时,构建从超疏水(151.6°)至超亲水(3.7°)的高梯度润湿铜表面。制得的润湿性梯度在近100℃的水浴中浸泡10 h,各点的接触角变化最大不超过10°。采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)等对样品表面形貌演变和结构进行分析,表明在铜表面分别沉积具有相对疏水的银粒子和亲水特性的氢氧化铜粒子,并形成合理的粗糙结构,可使铜片分别达到超疏水和超亲水状态,从而形成高梯度润湿铜表面。由于平整的银表面和氢氧化铜表面的水接触角分别为72.8和62°,这也从另一侧面说明亲水与疏水的界限在65°可能更加合理。     

表面形貌对润湿性及抗附着性能的影响

为研究表面形貌对表面润湿性和抗附着性能的影响,采用激光刻蚀技术制备点阵微结构和仿生贝壳表面网格微结构,将SiO2纳米粒子涂覆在微结构上制备微纳结构。研究表明,Ti6Al4V合金表面经激光刻蚀后由亲水变为超亲水状态。经低表面能修饰后,点阵微结构表面符合Wenzel模式的疏水状态,而网格微结构表面符合Wenzel模式的超疏水状态。在点阵和网格微结构上涂覆SiO2形成微纳结构表面均符合Cassie模式的超疏水状态,且网格结构表面的接触角更大,滚动角更小。浅海挂板实验显示,微生物粘膜附着量由多至少的顺序为:超亲水状态的点阵微结构表面亲水的抛光表面超亲水状态的仿生网格微结构表面符合Cassie模式的超疏水表面。     

PC/PE共混体系在双螺杆挤出初期的形态演变EI

研究了聚碳酸酯/聚乙烯(PC/PE)共混物在双螺杆挤出初期过程中的形态演变规律。用扫描电子显微镜(SEM)观察螺杆轴向不同位置的共混物分散相形态,分析了混合初期PC分散相形态的演变规律;建立了PC分散相在软化变形条件下,由颗粒状变化为片状、纤维状结构并最终破碎松弛为球形粒子的模型。讨论了混合初期螺杆构型对PC分散相形态的影响,发现增加捏合块数量能降低混合初期分散相的平均粒径及其分布。     

聚合物共混体脆韧转变的损伤竞争理论Ⅲ．分散相形态和界面粘接对脆韧转变的影响

应用前文提出的聚合物共混体脆韧转变（ＢＤＴ）的损伤竞争准数（Ｄａ）判据，研究了共混体分散相形态与界面粘接对ＢＤＴ的影响。由Ｄａ判据预示，在一定范围内，增加分散相含量，减小分散相粒径，减小粒子在基体中的聚集程度以及增大粒子的形状不规则性，皆有利于ＢＤＴ的发生。界面粘接强度的增加在一定范围内也能够使共混体的韧性增加。这些理论预示与实验结果相一致，从而表明Ｄａ判据能够反映分散相形态与界面粘接等多种因素对共混体损伤过程的影响规律，是聚合物共混体脆韧转变的控制参量。     

细观结构参量对共混物基体屈服影响的数值模拟

进行了分散相颗粒形状较规则的单相连续两相共混物细观结构参量对共混物基体屈服的产生和屈服区扩展规律影响的研究。通过模拟获得了共混体系橡胶粒子分布形式、添加比例、粒子尺寸、两相间界面层性能、粒子形状等细观结构参量的改变对共混物基体屈服的影响规律。     

基于干共混法控制柔性模板上金属薄膜微裂纹形貌

以500 nm的SiO₂纳米粒子为填料,聚二甲基硅氧烷(PDMS)为包覆纳米粒子的聚合物,通过一种新颖的干共混法制备了SiO₂纳米粒子含量高达83.8wt%的SiO₂/PDMS柔性模板。所制备柔性模板的弹性模量为16.58 MPa,热膨胀系数为96×10?6/℃,较SiO₂直接掺入PDMS中湿共混制备的纯PDMS柔性模板,弹性模量提高了91.56%,热膨胀系数降低了69.23%,且该柔性模板具有良好的透明度。最后,在柔性模板表面采用磁控溅射法沉积银薄膜,利用SEM和AFM对银薄膜表面形貌进行表征。结果显示,银薄膜表面光滑,粗糙度很小,且具有良好稳定性。干共混法制备的柔性模板有效抑制了金属薄膜微裂纹的产生,为制造导电性良好的电极及大面积的金属薄膜提供了新方案。      

聚合物共混体脆韧转变的损伤竞争理论：Ⅲ.分散相形态和…

应用前文提出的聚合物共混体脆韧转变（ＢＤＴ）的损伤竞争准数（Ｄａ）判据，研究了共混体分散相形态与界面粘接对ＢＤＴ的影响。由Ｄａ判据预示，在一定范围内，增加分散相含量，减小分散相粒径，减小粒子在基体中的聚集程度以及增大粒子的形状不规则性，皆有利于ＢＤＴ的发生。界面粘接强度的增加在一定范围内也能够使共混体的韧性增加。这些理论预示与实验结果相一致，从而表明Ｄａ判据能够反映分散相形态与界面粘接等多种因素对     

不同共混方式下非对称嵌段共聚物PS-b-PMMA对PCHMA/PMMA体系增容效果的研究:界面与胶束的竞争

采用熔融共混方式,利用非对称两嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚甲基丙烯酸甲酯(PS-b-PMMA)对聚甲基丙烯酸环己酯(PCHMA)/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)共混体系进行增容。重点研究了嵌段比、共混方式以及分散相PMMA分子量对共混体系中非对称嵌段共聚物分布的影响,即嵌段共聚物稳定相界面与所形成胶束数量、位置之间的竞争关系。结果表明,在低分子量PMMA情况下共混方式对非对称嵌段共聚物的分布影响显著,改变共混方式可以有效减少分散相中的胶束数量,使嵌段共聚物主要分布在二元不相容增容体系两相界面。另一方面,增大PMMA分子量会改变非对称嵌段共聚物在两相界面的界面曲率,导致其在分散相中的溶解性增大,在界面上的稳定性减小,从而迁移至分散相内部并最终形成胶束。     

基于纤维素纳米纤维的超疏水涂层制备研究

采用简单的浸涂法制备具有优异自清洁性能和良好耐久性能的超疏水涂层。基于纤维素纳米纤维(CNF)与低表面能物质聚二甲基硅氧烷(PDMS),以棉织物为基底制备了超疏水涂层,实现了棉织物表面功能化。通过单因素实验分别研究不同浓度CNF以及不同浓度PDMS对涂层疏水性的影响,并采用红外光谱(FT-IR)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)等对超疏水涂层进行了测试表征。CNF和PDMS在棉织物表面牢固结合,成功制备了耐久超疏水涂层。SEM结果显示,与纯PDMS涂层相比,CNF构筑了超疏水涂层所需的微观粗糙结构,为超疏水涂层的制备提供了有利条件。当PDMS浓度为4%,CNF浓度为4%时,超疏水涂层的水滴接触角(WCA)达159.2°,水滴滚动角(WSA)为4.3°。耐摩擦测试结果显示,经过40次砂纸摩擦之后涂层的水滴接触角仍达150.3°,具有超疏水性能,说明PDMS为涂层提供低表面能的同时,也具有良好的粘结性能进而提高了涂层的耐久性能。采用CNF和PDMS在棉织物表面成功制备了耐久超疏水涂层,同时实现了优异的自清洁、防水抗污性能,并且具有良好的耐久性能。     

具有高界面压应力的高分子共混物Ⅱ.拉伸过程中形态演化与增强机理

研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)/聚乙烯(PE)和聚碳酸酯(PC)/PE共混物在拉伸过程中形态的演化和增强机理.结果表明,高界面压应力是共混物在基体加工温度成型时,从成型温度冷却到室温过程中基体收缩比分散相大产生的;两种共混物在拉伸中有不同的形态演化过程:PC粒子原位形成了微纤,粒子与基体间没有明显的界面滑动,而PET粒子只产生较小的塑性变形,成为椭球状粒子,粒子与界面间存在滑动.PC对基体PE的增强效果比PET的更好,因为PC/PE共混物拉伸过程中形成了良好增强作用的原位微纤.在拉伸过程中,PET/PE试样的细颈在靠近非浇口端形成,并从此扩展开.部分拉伸后,PC/PE试样比PET/PE试样的弹性回复大,回复到平衡状态时间长,这是两种共混物分散相变形机理不同引起的.     

PIB／EPDM共混体系辐射效应的研究

考察了PIB/EPDM共混体系的辐射效应,以及体系的相容性、相态对辐射效应的影响。发现PIB在该共混体系中发生了辐射效应由裂解到交联的转变,并且在PIB的相态由连续相到分散相的转变区域交联的程度最大。共混体系的交联规律符合描述单一组分线性聚合物辐射交联规津的基本关系式。     

SiO_2/PDMS复合膜的制备及其渗透汽化性能研究

以PVDF为支撑层,制备了疏水性二氧化硅(SiO2)填充聚二甲基硅氧烷(SiO2/PDMS)复合膜,通过扫描电镜、接触角测试和热失重分析对复合膜微观形貌、表面疏水性和热性能进行了表征。研究发现,SiO2的加入,可以有效提高PDMS膜的表面疏水性和热稳定性。疏水性SiO2与PDMS基体结合紧密,当SiO2填充低于3%(wt,质量分数,下同)时,纳米粒子在PDMS基体中分散均匀,未发现明显团聚。将复合膜用于渗透汽化乙醇/水体系的分离,发现SiO2的加入,在填充量为1.5%时,SiO2/PDMS复合膜综合分离性能优于纯PDMS膜,尤其是操作温度升高时,与纯PDMS膜相比,复合膜分离因子下降幅度较小,而渗透通量增加较快,表现出较好的综合分离性能。     

双重磁响应温敏复合微球的制备及表征

在Fe3O4纳米粒子表面聚合包覆温敏性聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)及其与聚苯乙烯(PS)、聚α-甲基丙烯酸(PMAA)的共聚物,制备表面不同亲水/疏水性质的双重磁响应温敏复合微球。利用透射电镜(TEM)、红外光谱(FT-IR)及Zeta粒度仪(DLS)等对复合微球进行了表征。结果表明,复合微球呈现核壳结构,粒径约为150nm~300nm;在复合微球温敏聚合物中引入亲水/疏水链段可以有效调节其最低临界溶解温度(LSCT),随着温敏聚合物亲水性的提高,微球LSCT向高温移动,且该微球具有良好的双重磁响应特性(磁靶向响应性和磁热响应性)。     

在PS/PP合金的共混过程中分散相粒径的变化

采用间隙取样法，用扫描电子电镜观测聚苯乙烯／聚丙烯合金的相分布，求出分散相的粒径，研究了熔融共混过程中分散相粒径的变化规律，结果表明，分散相粒径随着体系内分散相含量的增加而增大。粒径冰仅受剪切速率大小的影响，还受分散相和连续相动态弹性模量的制约；在共混过程中，分散相粒子大小的变化主要发生在共混的初期，在共混的后期粒径趋于稳定。