聚氯代对二甲苯薄膜聚集态结构的研究进展

介绍了国内外聚氯代对二甲苯薄膜(PC膜)聚集态结构的研究动态,包括PC膜聚集态结构的表征,随沉积条件、温度变化的演变及其与宏观性能的关系。对PC膜聚集态结构的表征主要局限于晶胞结构、细观形貌。在沉积条件中,沉积压力和温度是影响PC膜聚集态结构的主要因素,同时PC膜在高温下会发生晶相转换以及结晶度的变化,而其聚集态结构的差异会对PC膜的透湿性、力学性能及其表面性能产生显著影响。针对PC膜面向微器件的应用,进一步提出在其聚集态结构方面有待深入研究的问题。     

聚氯代对二甲苯薄膜表面湿化学改性与应用研究

本文通过自制改性剂对聚氯代对二甲苯薄膜表面进行改性,两片改性膜采用单搭接方式用普通氟碳树脂粘接。通过剪切强度测试和水接触角测量研究了不同改性剂浓度的改性效果,用原子力显微镜（AFM）和扫描电子显微镜（TEM）研究了改性前后薄膜的表面形态,用衰减全反射傅立叶变换红外光谱（ATR-FTIR）分析了改性前后薄膜中各基团的变化、X射线衍射仪（XRD）研究了反应前后薄膜的物相变化并通过其物相分析功能确定反应的产物。结果表明：自制改性剂具有较高的反应活性,在室温条件下当聚氯代对二甲苯薄膜与改性剂接触时快速发生反应,反应的最终结果是改性剂中亲核试剂破坏苯环上的C-Cl键,聚氯代对二甲苯薄膜中苯环上的Cl原子与改性试剂中的钠离子形成的氯化钠附着在膜的表面;改性剂浓度为1．5mol／L时处理效果最好,聚氯代对二甲苯薄膜表面与去离子水的接触角从未改性时的96．49度降到67．5度,改性后的聚氯代对二甲苯薄膜表面能由14．335mJ／m2提高到34．798mJ／m2;剪切强度值由改性前的150．4KPa提高到212．8KPa。     

化学改性聚氯代对二甲苯薄膜表面润湿性的研究

采用了一种自制的改性剂对聚氯代对二甲苯薄膜表面改性,研究了不同改性剂浓度以及反应时间对聚氯代对二甲苯薄膜表面改性效果的影响,用X射线荧光光谱(XRF)、X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)研究了改性前后薄膜的表面特性.结果表明,改性剂浓度为1.5mol/L和反应处理时间为10min时处理效果最好,聚氯代对二甲苯薄膜表面与去离子水的接触角从未改性时的96.49°减小到改性后的67.5°,改性后的聚氯代对二甲苯薄膜表面能由未改性时的14.335mJ/m2提高到34.798mJ/m2,薄膜表面氯元素含量显著降低.     

基体温度对气相沉积聚氯代对二甲苯膜结构与性能的影响

用化学气相沉积法制备的聚氯代对二甲苯膜具有优异的耐溶剂腐蚀及气体阻隔性能。文中采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)表征了不同基体温度下制备聚氯代对二甲苯膜的微观组织结构;采用MOCON透湿仪测试了其水汽渗透率。结果表明,随基体温度升高,膜内聚合物分子链取向度先升高、后降低,且在较高温度下聚合物苯环基团更倾向于垂直基体表面。水汽在膜内渗透速率随基体温度升高先降低、后升高,且在约30℃～45℃处达到最低值。     

聚氯代对二甲苯薄膜表面用紫外光固化漆的制备与表征

采用化学气相沉积聚合制备的聚氯代对二甲苯膜(简称PC膜)具有优异的阻隔性能,在多个行业得到广泛的应用。但其耐冲击性能较差,影响了其在某些领域的应用。通过在其表面涂覆柔韧性好的材料以提高其耐冲击性能是一种可选的改进方案。针对PC膜保护研制了一种紫外光固化漆并对其相关性能进行了表征。结果表明,研制的漆膜具有优异的附着力(0级)、柔韧性、耐酸碱性,漆膜对PC膜断裂伸长率和耐冲击强度都有显著提高;固化漆膜不降低PC膜对水蒸气的阻隔性能,而复合膜对空气和氢气阻隔性能有所增强。     

气体分子在聚氯代对二甲苯中渗透行为的数值模拟

用数值模拟方法对气体分子在聚氯代对二甲苯(Parylene C)中的溶解、扩散和渗透行为进行了研究。构建了含300个对二甲苯单元的聚氯代对二甲苯分子链模型,经结构优化处理,获得了具有一定有序性,密度、玻璃化转变温度与实验数据接近的聚合物分子链结构模型。计算了该聚合物中的自由体积,结果表明Parylene C聚合物具有很小的自由体积,不易形成分子渗透的有效通道,这是其具有高气体阻隔性能的重要原因。结合分子动力学(MD)和巨正则蒙特卡洛方法(GCMC),计算获得了几种气体分子在Parylene C中的扩散系数、溶解系数和渗透系数,发现相比H2、He、O2、N2等分子,H2O分子更易被Parylene C聚合物吸附溶解。分子动力学模型说明在Parylene C聚合物中,气体扩散和渗透符合跳跃机理。     

氮掺杂水热碳/石墨烯复合膜的制备及其性能研究

以废弃柚子皮瓤和氧化石墨烯(GO)为碳源,氨水为掺杂剂,采用水热与真空抽滤相结合的方法,制备氮掺杂石墨烯(N-G)、氮掺杂水热碳膜(N-HC)和氮掺杂水热碳/石墨烯复合膜[N-HC/G-X,X=1、2、4、5,X代表柚子皮瓤(g)与GO(mg)的质量比],利用扫描电镜、X射线衍射、拉曼光谱和红外光谱表征碳材料的物理化学性质,并进行了吸附Zn(Ⅱ)和截留Cr(Ⅵ)的实验。结果表明：N-G、N-HC和N-HC/G-X均为典型片层结构,N-HC是获得薄膜的必要成分,N-HC/G-1和N-HC/G-2的成膜效果优于N-HC/G-4和N-HC/G-5,N-HC/G-1的膜厚度大约为65μm, C、N和O的质量分数分别为65.63%、15.06%和19.31%。N-G、N-HC和N-HC/G-X都是无定形碳材料,N-HC的d₀₀₂片层间距最大,随着N-HC/G-X中N-G质量的逐渐增多,N-HC/G-X的片层间距逐渐减小,表面缺陷和混乱程度有所增大,且N-HC/G-X表面存在大量的含氧和含氮官能团,可以提供更多活性吸附位点,有利于提升对重金属的吸附效果。N-HC/G-1和N-...     

石墨烯/聚乳酸复合膜的制备及其性能研究

通过改性Hummers法制备了石墨烯,然后通过物理共混与超声相结合的方法制备了石墨烯含量不同的石墨烯/聚乳酸复合膜,并研究复合膜的电阻、力学性能、热稳定性和气体阻隔性能。其中纯的聚乳酸膜的电阻数量级为1016,而添加0.5%的石墨烯之后,其电阻值数量级可达104,提高了12个数量级;当添加量为1%时,其拉伸强度也从15 MPa增加到20 MPa,透气量也从1650cm~3/(m~2·24h·0.1 MPa)降低到300cm~3/(m~2·24h·0.1MPa);添加量为5%时,热阻值从13.4cm~2·K/W降低到7.2cm~2·K/W。     

磺化氧化石墨烯/聚砜复合膜的制备及抗污染性能

采用浸没沉淀-相转化法制备了磺化氧化石墨烯/聚砜（SGO/PSf）复合膜,对SGO/PSf复合膜的亲水性、纯水通量、孔隙率、表面Zeta电位、膜断面和表面形貌进行测定。为了分析SGO/PSf复合膜的抗污染性能,采用自制牛血清白蛋白（BSA）探针,借助原子力显微镜（AFM）测定了SGO/PSf复合膜与BSA之间的黏附力。结果表明,由于SGO与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的协同作用,SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的表面自由能最大（114.47 mJ/m2）,亲水性最好,对BSA的截留率为97.5%,污染恢复率达到80.06%。BSA与SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜之间的黏附力最小（-0.61 mN/m）,说明SGO含量为0.5wt%的SGO/PSf复合膜的抗污染能力最强。      

氧化石墨烯-氨基酰化酶/聚偏氟乙烯复合膜的制备及特性

通过静电吸附法成功制备了氧化石墨烯-氨基酰化酶（GO-acylase）颗粒。将GO和GO-acylase颗粒分别添加到聚偏氟乙烯（PVDF）铸膜液中,通过相转化法制备了GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜。结果显示,GO-acylase/PVDF复合膜的粗糙度最低（R_a=8.21 nm）,表面最平滑。GO/PVDF和GO-acylase/PVDF复合膜的接触角较小（73.72°和71.31°）,说明复合膜的亲水性优于纯PVDF膜。由于GO的添加会增强溶质和非溶质之间的转化过程,从而导致GO/PVDF复合膜的纯水通量最大（69.0 L/（m2 h））。经过测定,GO-acylase/PVDF复合膜的生物活性在4℃下可以持续4周左右。研究结果表明,GO-acylase/PVDF复合膜的成功制备为抗生物污染膜的研发提供了新思路。      

LDPE/m-nZVI复合膜的制备及性能

为克服脱氧剂小袋包装与食品混装带来的安全问题,采用硼氢化钾（KBH4）液相还原法制备了油酸钠（NaOl）改性纳米零价铁（m-nZVI）,将其与低密度聚乙烯（LDPE）熔融共混后热压成膜,制备了包装用LDPE/m-nZVI阻氧复合膜。利用傅里叶变换红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪、万能拉伸试验机和气体渗透仪对复合膜的结构与性能进行表征和测定。结果表明：m-nZVI和LDPE的复合是物理共混;加入m-nZVI后,LDPE的热稳定性基本不变;随着m-nZVI含量的增加,复合膜的抗拉强度和断后伸长率先增大后减小,m-nZVI质量分数为2% 时,抗拉强度和断后伸长率达到最大,较LDPE膜分别提高了41.4% 和23.4%;复合膜的氧气透过系数也呈现出先减小后增大,当m-nZVI质量分数为3% 时,复合膜的氧气透过系数最小,较LDPE膜降低了40.9%。复合膜结晶过程中,m-nZVI起异相成核的作用,改善了复合膜的结晶行为,使复合膜的结构和性能得到改善,力学性能和阻隔性能都得到提高。     

PBS/氧化石墨烯复合薄膜的制备与性能

目的利用氧化石墨烯(GO)为填料制备聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的增强复合薄膜材料。方法以生物可降解材料PBS为基体,以GO为纳米增强相,首先用双十二烷基二甲基溴化胺(DDAB)对GO进行修饰,进而通过溶液复合法制备PBS/GO复合薄膜,并对其力学性能、结晶熔融行为和热稳定性进行表征。结果力学性能测试表明,在GO质量分数为0.1%时,复合薄膜的拉伸强度和断裂伸长率较纯PBS分别提高了37%和25%,但是随着GO含量的继续增加,其拉伸强度和断裂伸长率都呈现出下降趋势;热行为分析表明,GO的加入使PBS的熔融温度和结晶温度均有所提高,结晶度有所下降,但GO对PBS的热稳定性并无明显影响。结论适量GO的加入有利于改善PBS生物降解材料的力学性能和结晶熔融行为。     

功能化氧化石墨烯纳米带/EVA复合材料薄膜的制备及表征

采用纵向氧化切割多壁碳纳米管法制得氧化石墨烯纳米带(GONRs),通过硅烷偶联剂KH-570与GONRs反应得到功能化氧化石墨烯纳米带,随后利用溶液成型的方法在涂膜机上制得功能化氧化石墨烯纳米带(K-GONRs)/乙烯-乙酸乙烯共聚物(EVA)复合材料薄膜.用FTIR,XRD,XPS,TEM,FE-SEM,氧气透过仪和电子万能试验机研究了复合材料的结构与性能.研究表明,本实验成功制得薄条状K-GONRs,其层间距约为0.970nm,相比GONRs增加了0.095nm; K-GONRs形状均一、规整并均匀分散于EVA基体中;当K-GONRs质量分数为1％时,K-GONRs/EVA复合材料薄膜的氧气透过率和拉伸强度相比纯EVA薄膜分别降低了54.5％和提高了89.3％,阻隔性能和力学性能得到明显改善.     

BST/PVDF复合薄膜的制备及其介电性能

以溶胶-凝胶法制备出钛酸锶钡(Ba0.65Sr0.35TiO3)粉体,并对粉体进行表面改性处理,然后将处理和未处理的粉体按不同的比例与聚偏氟乙烯(PVDF)进行复合,用甩胶法做成薄膜样品,对样品进行了介电性能的测试.实验结果表明:复合薄膜的介电常数实测值与理论值符合得较好,随着薄膜中BST粉体比例的增加,复合薄膜的介电常数和介电损耗增大;经表面改性后的BST粉体所制备的复合薄膜与未经改性所制备的薄膜相比,介电常数略有上升,而介电损耗显著下降.     

羟丙基纤维素/壳聚糖共混膜的制备与性能

采用溶液共混法制备了一系列不同比例的羟丙基纤维素(HPC)/壳聚糖(CS)共混膜,研究了羟丙基纤维素含量对共混膜的力学性能、吸湿性能、透光性能等的影响。结果表明,HPC/CS共混膜的断裂伸长率随着HPC含量的增加而增加,而拉伸强度则先提高后下降,且在含量为40%时共混膜的拉伸强度达到最大;共混膜在可见光区300nm~800nm的最大透光率均大于70%;随着HPC含量的增加共混膜的吸水率大大降低。     

聚苯胺/二氧化硅复合薄膜的制备及其防腐性能

采用电化学辅助自组装法(Electrochemically assisted self-assembly,EASA)在304不锈钢(304SS)电极上制得二氧化硅(SiO_2)薄膜,然后以循环伏安法(CV)在其上制得了具有防腐性能的聚苯胺/二氧化硅(PANI-SiO_2)薄膜。通过透射电镜(TEM)研究了SiO_2薄膜的孔径,采用扫描电镜(SEM)研究了复合薄膜的形貌,采用Tafel极化曲线、电化学交流阻抗(EIS)研究了复合薄膜在5%氨基磺酸(SA)溶液中的耐蚀性能。结果表明:制得的SiO_2孔径约为2.5nm,相对于聚苯胺,复合薄膜排列较为规则,具有较高的腐蚀电位(-0.248 V)和较低的腐蚀电流密度(1.505×10~(-5) A·cm~(-2))。     

可食性淀粉/壳聚糖复合膜的制备与性能研究

目的 利用壳聚糖对淀粉改性制备可食性复合膜,研究复合膜的结构与性能。方法 通过溶液共混法将壳聚糖的乙酸溶液与淀粉糊化液均匀混合,然后流延成膜,分析壳聚糖、甘油、Na Cl含量对复合膜的力学性能、水蒸气透过率的影响,通过X-射线衍射、扫描电镜和热重分析对复合膜的结构和性能进行表征分析。结果 复合膜中淀粉与壳聚糖两组分具有良好的相容性;甘油和Na Cl的添加有利于促进淀粉的塑化,改善复合膜的柔性,同时影响其力学强度和水蒸气透过率。结论 当淀粉与壳聚糖质量比为5∶3、甘油质量分数为25%、Na Cl质量分数为5%时,所制备的膜具有优异的综合性能。     

纳米纤维素/壳聚糖复合膜的制备和性能

目的获得力学性能和阻隔性能优异的食品包装用壳聚糖膜。方法通过超声法由糠醛渣纤维素制备纳米纤维素(NCC),将其与壳聚糖(CS)共混流延制备纳米纤维素/壳聚糖复合膜(NCC-CS)。结果复合膜中NCC质量分数为5%时,NCC-CS的拉伸强度比纯CS膜提高了30%,NCC-CS的透湿量比纯CS膜降低了24%。SEM分析结果表明NCC-CS复合膜微观结构致密。FT-IR和XRD的分析结果表明CS与NCC间存在着较强的相互作用。结论 NCC的加入对CS膜的力学性能和阻隔性能的提高有促进作用。     

石墨烯/水泥基复合材料的制备与性能

采用机械球磨法制备石墨烯(Graphene),分别使用马尔文激光粒度仪(Zetasizer Nano ZS)、XRD、SEM等技术手段对其进行结构表征与分析。同时将制备得到的石墨烯与硅粉共同加入水泥中,并使用耐驰436导热仪和电液伺服压力试验机测试其导热性能和力学性能,探讨了石墨烯纳米片在水泥中的导热机理。实验结果表明:在有硅粉(SF)存在的条件下,当石墨烯掺量为0.5%wt时,复合材料的导热率为0.56W/(m·K),3d、7d和28d的抗压强度分别为34、46.2和58.4MPa,与空白样相比,导热率提高了60%,抗压强度分别提高了10.4%、15%和10.8%。硅粉辅助石墨烯在水泥中的分散,形成导热通路,提高了复合材料的导热性能。     

不同厚度聚氯代对二甲苯膜的结晶与性能研究

在真空气相沉积条件下制备厚度分别为0.32μm、2.39μm、7.98μm和17.11μm的聚氯代对二甲苯膜(PC膜),采用X射线衍射仪(XRD)、原子力显微镜(AFM)和纳米压痕仪对不同厚度PC膜的结晶度、表面形貌以及力学性能进行了表征与测试。结果表明,随着成膜厚度的增加,聚氯代对二甲苯薄膜的结晶度提高,表面晶粒尺寸增大,结晶形态更加完整,其表面粗糙度、压入模量和压入硬度呈逐渐增大的趋势。而PC膜表面形貌、力学性能的差异又与结晶度密切相关。