聚β-羟基丁酸酯/羟基磷灰石复合材料的制备与性能

用聚丙烯酸（PAA），甲苯二异氰酸酯（TDI），硅烷KH－550，KH－570对羟基磷(HA）了表面接枝处理，再与聚β-羟基丁酸酯（PHB）复合制备了PHB／HA复合材料。同时也采用先溶解HA，再让其直接析出在PHB表面的方法制备了PHB／HA复合材料。结果表明，增进复合材料中两相间的相互作用能明显地提高得合材料的力学性能。     

硅烷改性对n-HA/PCL生物复合材料亲水性影响

分别用KH560、KH570及KH792硅烷偶联剂对纳米羟基磷灰石(HA)进行化学改性处理,采用溶液热共混方法制备了3种改性的HA/聚己内酯(PCL)复合材料,并测定材料的亲水性能。结果表明:3种硅烷改性的HA/PCL复合材料的亲水性受到改性剂含量的影响。当改性剂含量较低为1.5%时,KH560对HA改性处理有利于提高相应复合材料的亲水性;而当含量达到5%时,复合材料的亲水性反而降低。对KH792改性剂来说,当改性剂含量较低为1.5%时,KH792对HA改性处理无助于提高相应复合材料的亲水性;而当含量达到5%时,复合材料的亲水性得到改善。     

纳米羟基磷灰石与牙无机质的比较研究

用水热合成法制备了纳米磷灰石晶体。用透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、傅立叶一红外光谱(FT—IR)、等离子发射光谱(ICP)和X光电子能谱(XPS)分析和表征了纳米羟基磷灰石(n—HA)和牙磷灰石的组成、结构和形貌。结果表明用水热合成法制备的纳米磷灰石晶体有与牙无机质十分类似的组成、结构和形貌,同样含有羟基、碳酸根和钠离子。从仿生学角度出发,在制备纳米羟基磷灰石的过程中,应适当引入CO3^2-、F^-以利于更好地模仿自然牙的组成,制备出高性能的n—HA与高分子或牙科树脂复合材料。     

玻璃表面引发接枝聚合物研究

将氨丙基三乙氧基硅烷化学键合于玻璃片表面,与a-溴代异丁酰溴进行酰胺化反应制备表面引发剂.以甲基丙烯酸甲酯,苯乙烯和r-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为单体,在玻璃表面引发原子转移自由基聚合反应(SP-AT-RP).衰减全反射傅立叶变换红外光谱(ATR/FT-IR),X-射线光电子能谱(XPS)显示PMMA、PS和PS/KH570共聚物(Poly(St-co-KH570))都接枝到玻璃片表面.凝胶渗透色谱(GPC)数据表明游离PMMA与PS的数均分子量随反应时间增加而增大,且分子量分布系数较低.接触角测试表明,改性后玻璃的表面疏水性得到一定程度改善,当KH570体积含量为80％时,水接触角增大到92.5°.     

玄武岩纤维增强环氧树脂复合材料复合机制

用三种硅烷偶联剂KH550、KH560和KH570分别处理玄武岩纤维(BF), 以未经偶联剂处理的BF为对照组。X射线电子能谱(XPS)分析三种偶联剂对BF的改性, 发现BF表面的Si元素与偶联剂中的Si元素形成了Si—O—Si键, 其含量顺序为KH550>KH570>KH560。测定了不同方法处理后的BF增强环氧树脂(BF/EP)复合材料水浴前后的弯曲性能和层间剪切强度(ILSS), 同时用SEM观察了BF/EP水浴前后的断裂面微观形貌, 结果发现水浴前三种偶联剂处理BF后都能提高BF/EP的界面粘结性能, 提高效果为KH550>KH560>KH570, 试样破坏时界面无脱粘, 主要发生的是基体破坏, 界面力学性能优于基体力学性能; 水浴处理后, 不同BF/EP的力学性能下降程度不同, 耐水性较差, 试样断裂面呈脆性断裂, 界面脱粘, 部分纤维被拔出后在基体中留下空洞。      

聚DL-丙交酯/羟基磷灰石(PDLLA/HA)复合材料:(Ⅳ)HA表面处理及PDLLA界面作用研究

采用3-甲基丙烯酸丙酯-三甲氧基硅烷(A-174)、聚丙烯酸(PAA)分别对羟基磷灰石(HA)表面进行改性处理,通过溶液共混、取向模压成型技术制备出直径为3.2 mm的聚DL-丙交酯(PDLLA)/HA复合棒材。上述方法由于增进了复合材料在界面的相互作用,从而引起复合材料玻璃化转变温度升高,力学性能也得到了明显的改善。      

硅烷偶联剂对纳米羟基磷灰石表面改性的研究

采用硅烷偶联剂(KH-560)对纳米羟基磷灰石(n-HA)表面进行处理, 并研究了n-HA与KH-560的界面作用. 傅立叶红外光谱(FT-IR)以及X光电子能谱(XPS)分析表明, 偶联剂在羟基磷灰石表面黏附, 其中硅羟基(Si--OH)与磷酸氢根(HPO ^2-₄)基团之间脱水形成稳定的Si--O--P化学键, 此外, 硅羟基与HA表面--OH间亦脱水形成化学键合. 偶联处理的HA与聚碳酸酯(PC)复合后, 复合材料的力学强度与未经处理的相比有明显提高. 扫描电子显微镜(SEM)结果显示, 经处理后的HA微粒在PC中分散均匀, 两者间结合紧密, 表明无机有机复合材料间良好的界面作用是提高复合材料力学强度的重要途径.     

柔性可拉伸硅橡胶@多壁碳纳米管/硅橡胶可穿戴应变传感纤维

基于核-壳结构设计,采用简便、低成本的浸涂-固化法制得柔性、可拉伸、高灵敏且稳定的聚二甲基硅氧烷硅橡胶@多壁碳纳米管/聚二甲基硅氧烷硅橡胶(PDMS@MWCNTs/PDMS)压阻式应变传感纤维。通过FTIR、XRD、TG、TEM对硅烷偶联剂改性多壁碳纳米管(MWCNTs-KH570)的化学结构、热稳定性和微观形貌进行了分析,深入研究了核-壳结构与MWCNTs-KH570质量分数对PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维导电性能、传感性能及力学性能的影响规律与机制。结果表明:羟基化MWCNTs(MWCNTs—OH)表面接枝KH570使其在壳层PDMS基体中具有良好的分散性和界面相互作用;核-壳结构的设计使PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维在低填充下具有高电导率和传感性能;PDMS@MWCNTs/PDMS复合纤维的导电性能与传感性能随着MWCNTs-KH570质量分数增加而提高,且在人体关节运动监测中表现出良好的可重复性和工作稳定性。      

羟基磷灰石/壳聚糖复合层的制备及其结合力、润湿性研究

通过微弧氧化处理,在Ti植入体表面制备了兼具花瓣和多孔形貌的羟基磷灰石(HA)涂层,而后通过浸渍-提拉法又在HA表面成功装载了不同浓度的壳聚糖(CS)。对所得复合层进行SEM、EDS、XRD检测,探究负载CS前后复合层的的形貌、组成及物相变化;通过FT-IR分析复合层所含官能团及HA/CS界面的相互作用;并对不同HA/CS样品进行接触角测试,探究不同CS浓度对样品表面润湿性的影响;通过划痕法测试CS与HA的界面结合强度。结果表明,随着CS浓度增大,可逐渐遮盖HA层的花瓣、多孔形貌特征,使得钛表面形成光滑、连续的CS膜层;HA和CS之间有一定的键合作用,界面结合力可达8.3N;CS的负载可有效降低HA层的表面润湿性,且随着CS浓度增大,表面润湿性不断降低。     

无皂硅丙胶乳表面施胶剂的制备及对纸张的增强作用

以γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷(KH570)作自交联单体,聚乙烯醇(PVA)为高分子胶体稳定剂,苯乙烯(St)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸(MAA)为单体采用无皂种子聚合制备了稳定性好、性能优异的无皂硅丙乳液表面施胶剂,并优化了合成工艺条件。结果表明,当w(MAA)=2%~3%,软硬单体比例n(BA)/n(St)=2~2.5,w(PVA)=10%~15%,w(KH570)=5%时,无皂硅丙乳液表面施胶剂具有优异的施胶效果;以质量分数为1.0%的聚合物乳液进行表面施胶时,纸张施胶度可达14.5 s,表面强度达3.69 m/s,耐折度3300次。     

不同偶联剂对白炭黑表面的改性及其表征

采用3种硅烷偶联剂双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物(Si69)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙基三甲氧基硅烷(11-100)对沉淀法白炭黑粉体进行有机湿法改性。借助傅里叶红外光谱、接触角仪、纳米粒度及Zeta电位仪、扫描电镜等检测手段对白炭黑改性前后的结构及性能进行表征,研究考察3种不同偶联剂对沉淀法白炭黑的疏水性及分散性的影响。结果表明:3种不同硅烷偶联剂都已成功接枝到白炭黑表面,其中Si69改性的白炭黑剩余羟基数与未改性白炭黑表面羟基数的比值最小,为34.23%;经偶联剂改性后的白炭黑,团聚现象减弱,粒径分布变窄,分散性得到改善,疏水性大小依次为Si69-Si O_2KH570-Si O_211-100-Si O_2;综合对比3种偶联剂的改性效果,Si69的改性效果最好。     

紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯粘结剂的优化设计EI北大核心CSCD

采用红外光谱对聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂料的紫外固化过程进行定量分析;测试了不同配方和固化条件下涂膜的摆杆硬度、柔韧性和抗冲击性;考察了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对粘结剂附着力的影响,并对其作用机制进行了分析。结果表明,固化过程中C=C双键发生聚合,其转化率反映了涂膜的固化程度;增大光强、减少稀释剂用量和延长固化时间均有利于提高双键转化率和摆杆硬度;随着光引发剂浓度的增加,双键转化率先增后减;增大二官能PUA比例能够提高涂膜柔韧性和抗冲击性;KH570能够改善涂膜附着力,加入量越大改善效果越明显,且静置对附着力有很大影响;其作用机制是KH570分子中的双键与丙烯酸双键发生聚合,羟基与基底间形成氢键作用。     

微束等离子喷涂羟基磷灰石涂层相结构的微拉曼光谱研究

羟基磷灰石(Hydroxyapatite,HA)涂层以其优异的生物相容性和骨传导性在生物医疗领域得到了广泛应用。然而,HA涂层的生物性能与其组织结构密切相关。本研究采用微束等离子喷涂技术,在Ti-6Al-4V基体上制备HA扁平粒子及HA涂层。采用扫描电镜(SEM)分别对原始HA粉末、HA扁平粒子表面和HA涂层截面的形貌进行了观察。通过微拉曼光谱对扁平粒子和涂层截面微区的相结构进行分析,得到磷酸基团(PO_4~(3-))及羟基基团(OH~-)在所选定区域的信息,对900～1 000 cm~(-1)频率范围的内的微拉曼光谱进行分峰拟合,获得了微束等离子喷涂HA扁平粒子表面相分布情况以及HA涂层沿厚度方向相结构的变化。结果表明,单个HA扁平粒子以非晶相为主,而在涂层中,靠近基体部分的相组成以非晶相及分解相(β-TCP)为主,仅包含少量HA晶体相,随着离涂层与基体界面距离的增加,非晶相及分解相含量逐渐减少,HA相增多,在近涂层表面非晶相和分解相(β-TCP)略有增加。     

含硅羟基磷灰石粉体的合成及其与蛋白质的相互作用研究

将硅掺入羟基磷灰石(HA)晶格中能有效地提高HA的生物相容性.采用湿法合成了含硅羟基磷灰石微粉(Si-HA),用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、扫描电镜(TEM)和荧光光谱等对Si-HA的晶相、结构、化学组成、形貌及其与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用进行了表征和分析.结果表明:Si元素溶入磷灰石晶格中,使HA晶胞参数和结构发生变化,随着Si含量的增加,HA中-OH和PO3-4的吸收峰呈减弱趋势,表明SiO4-4可能部分取代了PO3-4.Si-HA与BSA作用后的PO3-4吸收峰发生变化,在Si-HA图谱中出现了蛋白质的酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带吸收峰,随着Si-HA与BSA作用时间由2h～3d的变化,BSA溶液酰胺I带位置出现蓝移,半峰宽减小且峰型变得尖锐,酰胺II带则向低频区移动.Si-HA与BSA作用3d后,开始在1139处出现PO3-4的吸收峰.荧光光谱显示:加入相同质量的HA和Si-HA后蛋白质内源荧光强度较纯BSA溶液下降,随着Si-HA中Si质量分数的增加BSA荧光强度下降幅度增大,发射峰也出现红移,且Si-HA与BSA作用较纯HA与BSA的作用强,说明Si-HA使蛋白质二级结构发生改变,Si-HA中的Ca、PO3-4、SiO4-4与BSA之间发生了相互溶解、吸附和键合等作用,证明了Si-HA与生命物质蛋白质之间具有较高的反应性能,对Si-HA的生物活性及其与BSA相互作用的机理进行了详尽的阐述.     

紫外光固化聚氨酯丙烯酸酯粘结剂的优化设计

采用红外光谱对聚氨酯丙烯酸酯(PUA)涂料的紫外固化过程进行定量分析;测试了不同配方和固化条件下涂膜的摆杆硬度、柔韧性和抗冲击性;考察了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)对粘结剂附着力的影响,并对其作用机制进行了分析。结果表明,固化过程中C=C双键发生聚合,其转化率反映了涂膜的固化程度;增大光强、减少稀释剂用量和延长固化时间均有利于提高双键转化率和摆杆硬度;随着光引发剂浓度的增加,双键转化率先增后减;增大二官能PUA比例能够提高涂膜柔韧性和抗冲击性;KH570能够改善涂膜附着力,加入量越大改善效果越明显,且静置对附着力有很大影响;其作用机制是KH570分子中的双键与丙烯酸双键发生聚合,羟基与基底间形成氢键作用。     

纳米SiO2接枝聚合改性及在EVOH中的应用

以硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(KH570)对纳米二氧化硅(SiO2)进行表面处理,通过分散聚合工艺分别制得SiO2-g-KH570-g-PS、SiO2-g-KH570-g-PMMA和SiO2-g-KH570-g-PAN,采用熔融共混法制备了乙烯-乙烯醇共聚物(EVOH)/纳米SiO2复合材料(5%(...     

超声波辅助乳液聚合制备绢云母/PS复合粒子

首先将绢云母用偶联剂KH570进行包覆处理,然后利用超声波的辅助乳化作用,乳液聚合法制备了绢云母/聚苯乙烯(PS)复合粒子。采用正交实验法研究KH570包覆绢云母的优选工艺条件,并对复合粒子的微观结构进行了表征。结果表明,在超声时间为0.5 h,m(绢云母)∶m(KH570)为100∶10,反应温度为60℃,反应时间为4 h的条件下,KH570对绢云母的包覆率较高;红外光谱(FT-IR)和热重分析(TG)结果表明,聚苯乙烯与绢云母间形成化学键合;扫描电镜(SEM)照片显示,聚苯乙烯在绢云母表面形成粒径约为200 nm的微粒。     

羟基磷灰石/α-氰基丙烯酸正丁酯相互作用及力学性能的MD模拟

基于羟基磷灰石陶瓷微球人工骨支架的制备工艺,用分子动力学(MD)方法研究了羟基磷灰石(HA)的三个晶面(001)、(100)、(110)分别与生物胶黏剂α-氰基丙烯酸正丁酯(NBCA)相互作用后混合体系的结合能,并计算分析了(110)晶面的力学性能和径向分布函数。结果表明,三晶面所对应结合能关系为HA(110)HA(100)HA(001);HA(110)晶面与NBCA之间粘结强度高于HA(100)和HA(001)晶面;对聚合度为40的NBCA聚合物与HA相互作用的MD计算表明,HA(110)/NBCA混合体系的力学性能比单组份HA体系有所下降,但满足人工骨对力学性能的要求;元素之间的径向分布函数揭示了混合体系HA/NBCA组分之间的相互作用机理,NBCA与HA(110)晶面存在较强的相互作用。其主要原因是,NBCA中的N原子和羰基中的O原子分别与HA中的H原子形成的氢键,进而说明了HA对NBCA的强吸附作用。     

橡胶-填料相互作用对丁苯橡胶/白炭黑复合材料动态力学性能的影响EI北大核心CSCD

分别采用γ-胺丙基三乙氧基硅烷(KH550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)及双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物(Si75)湿法改性白炭黑,将改性后的白炭黑、丁苯橡胶(SBR)制成母炼胶,制备出白炭黑(SiO_2)/丁苯橡胶(SBR)复合材料。利用结合胶含量、橡胶加工分析仪、扫描电镜等方法研究了白炭黑与橡胶基体间的相互作用效果及填料在橡胶基体中的分散性,用压缩疲劳生热、动态力学性能分析和滞后损耗测试研究了白炭黑与橡胶基体的作用效果对丁苯橡胶/白炭黑复合材料生热的影响。结果表明,改性后白炭黑与橡胶基体间的相互作用力增大,分散性明显提高,随橡胶-填料相互作用增大,SiO_2/SBR生热明显降低,其中KH550在硫化过程产生化学反应接枝于橡胶大分子,其改性后的白炭黑与丁苯橡胶相互作用力最大,KH550-SiO_2/SBR生热最低。     

TiO2纳米管阵列在模拟体液中诱导nHA沉积行为的研究

采用电化学阳极氧化法在钛金属表面制备了具有不同管径尺寸的TiO2纳米管阵列(TiO2nanotubearray,TNT)涂层。实验中通过模拟体液(simulatedbody fluid,SBF)浸泡法制备了纳米羟基磷灰石(nano-hydroxyapatite,nHA)/TNT复合涂层,并研究了nHA在纳米管表面生成的过程和机理。Ti—OH基团是HA在TNT表面成核的诱因,TiO2与HA晶体构成的晶格匹配结构能够促进HA的成核速率,锐钛矿和金红石混合相的TNT涂层诱导nHA生成的能力明显强于无定型的TNT涂层。涂层的润湿性受控于纳米管的管径尺寸,并能够影响nHA形成的速率,增强纳米管的亲水性有利于HA的沉积。