石墨烯-聚苯胺复合材料的制备及表征

采用优化的Hummer法将石墨粉氧化成氧化石墨,再将氧化石墨与苯胺单体聚合直接得到石墨烯-聚苯胺复合材料。分别通过水合肼和微波加热法还原氧化石墨得到石墨烯,以不同方法得到的石墨烯与苯胺单体聚合制成石墨烯-聚苯胺复合材料。通过红外光谱(FT-IR)和扫描电镜(SEM)对产物进行结构表征。结果表明:不同方法所制得复合材料一致,而氧化石墨直接聚合所得产物含量最高;石墨烯-聚苯胺复合材料是由大量片层结构单元堆叠而成,整体呈现平整的片状结构,氧化石墨均匀吸附苯胺并发生复合使其表面有一定量的不规则颗粒。     

热致性液晶/氧化石墨烯/酚醛树脂复合材料的力学性能与摩擦性能研究

将酰氯化后的氧化石墨烯与热致性液晶聚合物经溶液混合法制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯(TLCP/GO)混杂材料;通过辊炼、挤出、模压成型工艺制备热致性液晶聚合物/氧化石墨烯/酚醛树脂(TLCP/GO/PF)复合材料,研究TLCP/GO混杂材料含量对酚醛树脂复合材料的力学、动态力学及摩擦性能的影响。结果表明:添加量为0.5%时复合材料的弯曲强度及弯曲模量分别提高了26%及11%;添加量为0.5%时,复合材料初始储能模量提高了31.5%,同时,混杂材料的加入一定程度上改善了复合材料的摩擦磨损性能,其中混杂材料添加量为0.5%时,复合材料的摩擦系数在0.39~0.28之间,250℃时,复合材料的磨损率为0.39×10-7cm3/N·m,比纯酚醛复合材料降低48.7%,表明TLCP与GO具有协同增强作用。     

功能化氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料的制备及力学性能研究

以壳聚糖为基体、氧化石墨烯为活性增强相,采用溶液复合的方法制备了氧化石墨烯/壳聚糖纳米复合材料。为使氧化石墨烯均匀地分散在壳聚糖溶液中,对氧化石墨烯的表面进行了功能化处理。通过TEM、SEM、XRD、TGA和力学实验对氧化石墨烯的分散性,复合材料的结晶性能、热性能和力学性能进行了分析。研究结果表明,表面处理后的氧化石墨烯均匀分散于壳聚糖溶液中,未出现絮凝和团聚现象,复合材料中氧化石墨烯也以层片堆叠的方式存在。复合材料中壳聚糖基体的结晶峰位置和结晶度不随氧化石墨烯的加入而改变。复合材料的杨氏模量随着氧化石墨烯含量的增加而提高,断裂伸长率随氧化石墨烯含量增加而降低;当氧化石墨烯含量达到5%(质量分数)后,材料由韧性变为脆性,强度降低。复合材料的热稳定性随着氧化石墨烯含量的增加而提高。     

功能化石墨烯/聚乙烯复合材料薄膜的制备及表征

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯(GO),并采用异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)对GO进行改性,制得功能化氧化石墨烯(IP-GO);再利用水合肼对IP-GO进行还原,制得IP-RGO纳米复合材料。最后通过溶液成型方法制备了IP-RGO/聚乙烯复合材料薄膜。用FT-IR、XRD、XPS、FE-TEM和数字高阻计研究了复合材料薄膜的结构与性能。研究表明,IP-RGO纳米复合材料上保留了异氰酸酯基团,同时GO上的含氧基团大部分被还原,恢复了导电性。IP-RGO以均匀的状态分散在聚乙烯树脂基体中;当IP-RGO添加量为4%时,IP-RGO/聚乙烯复合材料薄膜的体积电阻相比于纯PE体积电阻下降了约7个数量级,抗静电性能得到明显改善。     

原位制备还原氧化石墨烯增强环氧树脂基复合材料及其形状记忆性能

采用原位法制备不同含量还原氧化石墨烯(r GO)/环氧树脂(EP)复合材料。研究r GO含量对r GO/EP复合材料力学性能和形状记忆性能的影响。结果表明,通过溶剂热还原,填充到环氧树脂单体中的GO原位还原成r GO,并可均匀分散在EP基体中。该复合材料的拉伸强度、弹性模量和储能模量均随r GO含量增加呈先升后降态势,在w(r GO)=0.2%(相对于环氧树脂的质量而言)时相对最大;随着r GO含量增加,复合材料的玻璃化转变温度随之增加。当w(r GO)=0.6%时,玻璃化转变温度Tg相对纯环氧树脂提高约45℃,达到102℃,热稳定性显著提高。相应的复合材料具有良好的形状记忆性能,变形可以完全恢复,且r GO/EP复合材料相对纯环氧树脂具有更高的形状固定率与形状恢复温度。     

UV固化含氟聚丙烯酸酯的制备

以甲基丙烯酸十二氟庚酯、丙烯酸-2-乙基己酯、甲基丙烯酸羟乙酯、苯乙烯为聚合单体,偶氮二异丁腈为引发剂,通过溶液聚合制得了含氟羟基聚丙烯酸酯共聚物(PGHES),以含异氰酸酯的不饱和单体HIp与共聚物PGHES侧链上的羟基反应制得光敏性含氟聚丙烯酸酯(U-PGHES)。用傅立叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1 H-NMR)表征聚合物结构;用凝胶渗透色谱(GPC)及差示扫描量热仪(DSC)表征聚合物分子量及玻璃化转变温度;用光学接触角测量仪测量了聚合物固化膜接触角并计算得到表面能。结果表明,固化膜表面能随U-PGHES中含氟量的增加而降低,当含氟量达到9%时,表面能降低趋缓。     

苯乙烯-丙烯酸丁酯/蒙脱土纳米复合材料的阻燃性

以乳液插层聚合法合成苯乙烯-丙烯酸丁酯／蒙脱土纳米复合材料。X射线衍射结果表明，聚合物能够有效地插层到经过有机化处理的蒙脱土层间，且蒙脱土片层可以均匀地分散在苯乙烯-丙烯酸丁酯共聚物中。TGA分析表明，苯乙烯-丙烯酸丁酯／有机蒙脱土纳米复合材料的热稳定性有所提高．锥形量热仪测试和研究表明。复合材料的燃烧性能，包括热释放速率和质量损失，在蒙脱土含量为2％时，效果最好。     

凝胶注模成型技术制备氧化石墨烯/HA复合材料的研究

以氧化石墨烯和纳米羟基磷灰石(HA)粉体为原料,采用凝胶注模成型技术制备了氧化石墨烯/HA复合材料。研究了有机单体、浆料固相含量和石墨烯含量对氧化石墨烯/HA浆料粘度的影响,观察了陶瓷浆料的凝胶固化过程并测量了固化后生坯的密度和抗压强度,分析了氧化石墨烯含量对烧结后复合材料抗弯强度和断裂韧性的影响,观察了试样断口的显微组织。研究结果表明,有机单体含量为15%(质量分数,下同),固相含量为45%,氧化石墨烯含量为1.5%时,氧化石墨烯/HA浆料的粘度最佳,为362.9mPa·s,浆料的分散性良好,固化后生坯具有较高的密度和抗压强度。随氧化石墨烯含量的增加,复合材料的抗弯强度和断裂韧度均先增加后降低。当氧化石墨烯含量为1.5%时,1 150℃烧结样品的抗弯强度为81.5MPa,断裂韧性为1.52MPa·m1/2,分别比HA基体提高了151.8%和74.7%,因此添加氧化石墨烯后的HA复合材料的力学性能更佳。     

不同反应途径制备TiO_2/石墨烯复合材料及其光电催化性能研究

以氧化石墨烯和Ti(SO4)2为初始反应物,通过不同的反应途径制得两种TiO2/石墨烯复合材料。途径一是利用Ti(SO4)2水解,在氧化石墨烯层间成核生长纳米TiO2颗粒,制得TiO2/氧化石墨烯复合材料,再通过还原反应,制得TiO2/石墨烯复合材料。途径二是将氧化石墨烯还原制得石墨烯,再利用Ti(SO4)2水解,在石墨烯层间成核生长而制得TiO2/石墨烯复合材料。通过XRD、FE-SEM、HR-TEM、BET和电化学性能测试等测试手段对复合材料进行表征。以复合材料为工作电极,在可见光照射(λ420nm)和外加电极电压的条件下,通过光电催化降解酸性红B对复合材料的催化性能进行研究。结果表明,(1)不同的反应途径对复合材料的多方面性质有较大影响;(2)途径一所制得的复合材料具有更加优良的光电催化性能。     

有机-无机杂化复合材料的合成、表征和热学性质

丙烯酸乙酯(EA)、甲基丙烯酸甲酯(MMA)、苯乙烯(St)、及丙烯酸丁酯(BA)分别和含烷氧基硅烷单体甲基丙烯酰氧基三甲氧丙基硅烷以一定比例通过自由基共聚反应制得共聚物前驱体,将TEOS在HCl催化剂作用下水解、缩合形成SiO2,然后由共聚物和SiO2通过溶胶-凝胶法合成杂化复合材料,制得的复合材料膜有较好的光学透明性,其透光率在79%以上.利用傅立红外光谱分析了杂化材料的化学结构.溶胶抽取结果表明,在杂化材料中凝胶的含量较高,对它们的形貌特性和研究结果表明:在聚合物基体中SiO2具有较好的分散性,有机-无机相相互贯穿.     

共混型石墨烯-nanoSiO_2/TPU复合材料的制备与性能

采用熔融共混技术制备了氧化石墨烯(GO)-nano SiO_2杂化材料填充改性的形状记忆热塑性聚氨酯(GO-nano SiO_2/TPU)复合材料,探讨了GO-nano SiO_2杂化材料对复合材料力学性能、熔融指数及形状记忆性能的影响。结果表明:GO-nano SiO_2含量对GO-nano SiO_2/TPU复合材料的力学性能有明显的影响,其含量为0.5wt%~1wt%时,GO-nano SiO_2/TPU复合材料的综合力学性能较好。熔融指数分析表明,填料的加入会降低材料的加工流动性能。形状记忆性能研究表明,加入GO-nano SiO_2杂化材料使得GO-nano SiO_2/TPU复合材料的形状固定率先降低后上升,在含量为1wt%后上升趋势更加明显;而形状回复率随填料含量的增加而呈降低趋势,并且在100℃高温这种变化趋势更加明显和稳定,回复温度越高,形状回复率越好。     

纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

发泡CaCO3/杜仲胶形状记忆复合材料的制备与表征

天然杜仲胶的反式有序性结构使其具有较强的结晶能力,交联程度较低时可用作形状记忆材料。本文以热膨胀物理微球Expancel 920DU40为发泡剂制备了发泡CaCO₃/杜仲胶（EUG）形状记忆复合材料,采用SEM、FTIR、DSC、DMA和万能材料试验机等对Expancel 920DU40的组分及受热膨胀特性和不同交联程度的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的结晶熔融行为、微观形貌、形状记忆行为及力学性能进行了表征。结果表明,Expancel 920DU40的外壳为丙烯腈均聚物或与其他单体的共聚物,内部为液态烷烃; CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的力学性能与其交联程度和发泡程度有关;随着交联程度的增加,EUG的结晶和熔融温度降低,形变率、形状固定率和形状回复率均降低,当S用量为0.8 g时形状记忆性能最佳;调控交联程度可以获得具备不同形状记忆能力的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料。     

聚焦超声控制交联聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)/介孔二氧化硅复合材料的形状记忆和药物释放

研究了交联聚(甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁酯)/介孔二氧化硅复合材料在聚焦超声作用下的形状记忆性能和药物控制释放行为。实验表明,介孔二氧化硅的添加对复合材料声-热转换效率有一定提高作用,从而可以提高其形状回复率。另一方面,药物释放实验证实了此复合材料具有良好的聚焦超声控制药物释放性能,在多次聚焦超声ON/OFF转换下,药物呈现明显ON/OFF释放状态的转换,并且随着超声强度和聚合物基体中药物含量的增大,释放速率显著提高。与直接添加纯布洛芬相比,介孔二氧化硅的引入可以显著降低药物预释放量,提高释放可控性。     

Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金的研究进展

Ti-Ni-Hf记忆合金因具有高相变温度、相对低廉的价格和高输出功等诸多优点而成为最具潜力的高温形状记忆合金之一。然而,Ti-Ni-Hf记忆合金基体强度低,变形过程中易优先发生塑性变形,从而使其可实现的可恢复应变远低于理论值。目前改善应变恢复特性的措施主要包括:热机械处理(冷轧+退火)、合金化、时效处理、制备单晶合金等。研究表明,Ti-Ni-Hf合金的应变恢复特性与微观组织结构密切相关。本文主要阐述了Ti-Ni-Hf记忆合金在近年来的最新研究进展,包含微观组织结构的演化规律、马氏体相变行为以及力学性能和应变恢复特性,并基于前期研究成果建立了微观组织结构-马氏体相变-力学与应变恢复特性的关联特性。当前,Ti-Ni-Hf高温形状记忆合金冷、热加工性能差是其广泛应用的瓶颈。因此,Ti-Ni-Hf高温记忆合金的粉末冶金和增材制造可能是未来研究的热点与重点。     

热致形状记忆聚合物的形状记忆机理与性能研究进展

主要分析了热致形状记忆聚合物聚集态结构与形状记忆性能之间的关系(聚合物的聚集态结构大致可以分为3种:可逆相和固定相均为不定形结构;可逆相为不定形结构,固定相为结晶结构;可逆相为结晶结构,固定相为不定形结构)。总结了聚集态结构对转变温度、存储模量、形状固定率/回复率、回复应力和回复速率等的影响。     

PEEK modified PLA shape memory blends: towards enhanced mechanical and deformation properties

Polylactic acid (PLA) is one of the most promising shape memory polymers with outstanding biocompatibility, while poly(ether ether ketone) (PEEK) is a special engineering plastic with excellent mechanical performance. In this work, PEEK was selected to modify PLA, and a series of PLA blended with different PEEK contents (PLA/PEEK blends) were obtained. The effects of PEEK on thermodynamic, mechanical and shape memory properties of PLA/PEEK blends were investigated. The results showed that the thermal stability of the PLA/PEEK blend was improved with the PEEK content increase. The tensile strength reached the highest value of 20.6 MPa when the PEEK content was 10%. While the best shape memory performance occurred with the PEEK content of 15%, the shape recovery time was less than 2 s, and the shape fixation/recovery ratio was more than 99%. Furthermore, the programmable mimetic flower opening process was achieved by using PLA/PEEK blends with different PEEK content ratios. The above results indicated that the blend of an appropriate proportion of PEEK had positive effects on mechanical and deformation performances of PLA.     

Thermal,mechanical and electrical properties of polyurethane/(3-aminopropyl) triethoxysilane functionalized graphene/epoxy resin interpenetrating shape memory polymer composites

Functionalized graphene (FG) was successfully synthesized by treating graphene oxide with (3-aminopropyl) triethoxysilane (KH-550) and then reduced by hydrazine hydrate. Subsequently, significant reinforcement of polyurethane/epoxy resin (PU/EP) composites in situ synthesized on the FG is prepared. Morphologic study shows that, due to the formation of chemical bonding, the FG was dispersed well in the PU/EP matrix and the mechanical performance is improved. Meanwhile, the thermal degradation temperature was enhanced almost 50 °C higher than that of PU/EP. The conductivity of PU/FG/EP nanocomposites was 82.713 × 10⁻⁶ S/m at 2.0 wt% loadings. The resulting composites exhibited 96% shape fixity, 94% shape recovery, enhanced shape recovery force to realize thermo-electric dual-responsive property. Comparing with the results in literature, the composites used in this study have shown a progress between electrical conductivity and shape memory property.     

形状记忆基聚合物复合材料的研究进展

形状记忆聚合物是一种新型智能材料,广泛应用于医疗和航天领域。但是传统的形状记忆聚合物由于力学强度低、形变回复力小等缺点使其发展应用受到限制。主要介绍了以各种形状记忆聚合物为基体,添加增强填料来制备形状记忆聚合物复合材料,并且描述了复合材料的形状记忆效应与力学性能和填料的体积分数或质量分数之间的关系,以及形状记忆聚合物复合材料的应用领域与前景。     

形状记忆环氧树脂及其四枚缎纹碳纤维织物增强环氧树脂的动态力学性能

采用动态力学分析仪对研制的形状记忆环氧树脂(Shape memory epoxy polymer,SMEP)及三种四枚缎纹碳纤维织物增强环氧树脂复合材料的动态力学性能进行了测试,测出了玻璃化转变温度Tg、储能模量E和损耗角正切值tanδ。试验表明,SMEP及四枚缎纹碳纤维织物增强环氧树脂复合材料均有显著的相变力学行为特征,相变前后E差异超过一个量级,表明其具有良好形状记忆能力。在SMEP中植入碳纤维织物增强复合材料会导致Tg和tanδ降低,而E显著增强;对同一种编织物的形状记忆复合材料经向和纬向的Tg和tanδ基本相同,但E相差较大。