碳纳米纤维增强聚甲醛复合材料制备及性能

通过纳米碳纤维(CNFs)在聚甲醛(POM)基体中的均匀分散以及取向,制备了具有优异力学性能和热性能的POM/CNFs复合材料。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、拉伸性能测试、热重分析、动态热机械分析测试表征了POM/CNFs复合材料的结构和力学、热学性能。结果表明,CNFs与POM分子链形成氢键相互作用,促进了CNFs在POM基体内分散,同时使POM/CNFs复合材料的结晶度显著提高。随着CNFs含量增加,POM/CNFs复合材料的拉伸强度、储能模量和损耗模量均得到提高。当添加0.5%的CNFs时,拉伸强度、储能模量及损耗模量分别提高了20.5%,127%和58%。进一步研究了高温拉伸对POM/CNFs复合材料性能的影响。结果表明,CNFs沿拉伸方向定向排列,同时复合材料拉伸后结晶度提高,拉伸强度显著增加。     

耐高温锂离子电池隔膜材料应用现状及发展

分类总结了已有产业化耐高温电池隔膜材料的研究进展与制备工艺,着重介绍了采用不同涂覆材料与基体材料的传统与新型耐高温锂离子电池隔膜的耐热性能,并对耐高温锂离子电池隔膜材料进行了特点归纳与研究展望。     

甜菜碱/聚合物复配泡排剂性能研究

为研发出适合于川东北地区高含硫气井的泡沫排水技术,用椰油酰胺丙基甜菜碱（CPB）和聚丙烯酰胺（PAM）制得二元复配体系为泡排剂。研究了CPB、PAM质量比对体系起泡能力的影响,考察了二元体系的耐温、耐硫化氢和耐盐性能。结果表明,当CPB、PAM质量比为6∶1 时,二元复合体系的起泡能力最佳。该体系在 175°C下的稳定性良好,与老化前相比,起始泡沫高度仅降低16.6%。CPB/PAM的起泡能力不受H2S 分压的影响,耐盐性较好,携液能力强,适用于高含硫气井的泡沫排水。图2 表3 参13     

热电池用过渡金属二硫化物及其复合材料的研究进展

过渡金属二硫化物具有较高的理论比容量、稳定的电化学性能及成熟的制备工艺,是锂系热电池中应用最广的正极材料之一,但其同时也存在电极电位低、大功率放电能力弱等问题,致使其进一步的发展受到限制。目前,对于过渡金属二硫化物正极材料的优化及改性是锂系热电池领域的核心课题。本文综述了FeS₂、CoS₂与NiS₂等过渡金属二硫化物在放电机理、制备工艺及电化学性能方面的研究现状,介绍了双金属二硫化物及过渡金属二硫化物/碳素类复合材料的主要研究进展。同时,通过对现有研究的归纳与总结,指出了掣肘过渡金属二硫化物正极材料发展的关键问题,简述了针对过渡金属二硫化物的主要改性手段,并对其之后的研究提出了一些建议与想法。     

加捻对线密度较大涤纶单纱拉伸力学性能的影响

捻度和线密度是决定纱线强度的关键参数,也是影响织物及其复合材料力学性能的重要因素。为优化纱线的力学性能,探究捻度对涤纶单纱拉伸力学性能的影响,采用纱线加捻机对涤纶单根纤维和涤纶单纱进行加捻,通过动态热机械分析仪和电子万能拉力机分别表征涤纶单根纤维和单纱的拉伸力学性能,研究捻度与不同线密度涤纶单纱拉伸力学性能之间的关系。实验结果表明：涤纶单根纤维和单纱加捻后,他们的断裂强度均存在临界捻度,涤纶单纱断裂强力随捻度增大而先增加后减小;涤纶单纱的断裂伸长率与捻度成正相关,为加捻纱线在厚重织物等复合材料的使用提供了理论参考。     

石墨微片对聚三氟氯乙烯结晶及性能的影响

采用熔融共混工艺制备了聚三氟氯乙烯（PCTFE）/石墨微片（GMS）复合材料,研究了GMS含量对复合材料的结晶行为、力学性能、微观结构、动态热力学性能与阻隔性能的影响,并对导致体系性能变化的机制进行了探讨。结果表明,GMS的加入提高了复合材料的力学强度与刚性。当GMS含量为0.3 %（质量分数,下同）时,PCTFE/GMS⁃0.3的拉伸强度可达50.5 MPa,较PCTFE提升了22 %。当GMS含量为2 %时,PCTFE/GMS⁃2的弹性模量与损耗模量为1 091 MPa与1 233 MPa,较PCTFE分别提升了36 %与60 %。并且,复合材料的玻璃化转变温度也有明显升高,较PCTFE增大了7~12 ℃。力学性能的提升可归因于GMS对PCTFE基体的增强作用。同时,GMS也能促进PCTFE成核,且少量GMS还可提高PCTFE的结晶度。此外,GMS对提升PCTFE的阻隔性能效果显著。随GMS含量的增加,复合材料的氢气渗透系数逐渐降低。当GMS含量为2 %时,PCTFE/GMS⁃2的氢气渗透系数可低至2.78×10^-15 cm³·cm/（cm²·h·Pa）,较PCTFE下降了49 %。     

无皂乳液聚合制备多孔聚苯乙烯纳米微球

苯乙烯(St)单体、过硫酸钾(KPS)和二乙烯基苯(DVB)通过无皂乳液聚合,在70℃下反应8 h,合成聚苯乙烯(PS)纳米粒子,PS磺化,得到磺化聚苯乙烯(SPS),通过正庚烷和乙醇溶胀后,水进入粒子内部发生相分离,形成多孔聚苯乙烯PS,在-30 k Pa负压条件下,负载缓蚀剂苯丙三氮唑(BTA)。考察单体量和反应时间对粒子形态的影响。结果表明,采用10 g St,0.05 g KPS,100 mL去离子水,反应2 h后加入0.05 g DVB,可以得到粒径合适、球形完整的PS纳米微球。PS微球磺化6 h,n(乙醇)∶n(水)∶n(正庚烷)=5∶5∶1,造孔10 h时,可得到形貌和孔径合适的多孔SPS纳米微球。SEM、TEM和FTIR表明,多孔SPS微球表面和内部负载上了一定量的缓蚀剂BTA。     

可生物降解聚酯的制备及性能研究进展

相对于传统高分子材料,生物降解高分子材料由于其能够在自然环境下降解为环境无害的物质,作为解决塑料白色污染的重要手段之一,近年来获得快速发展。对本课题组生物降解聚酯结构设计、改性及产业化等方面的研究进展进行了总结。通过无规/嵌段共聚的方式在聚二元酸二元醇酯中引入共聚单体单元、长/短支化结构可有效对材料的结晶性能、熔体强度等性能进行调控,进而实现对材料加工性能、力学性能以及生物降解速率的调控。通过对聚合工艺的创新优化,实现高分子量不饱和聚酯的合成,并阐明了其聚合机理;进一步,通过在不饱和聚酯中引入Diels-Alder反应/金属配位活性位点实现可逆交联弹性体的制备。对聚二元酸二元醇酯的结晶结构调控与结晶机理进行了深入的研究,提出了一种基于结晶成核动力学测定高分子结晶次级临界核尺寸的方法;基于类质同晶构型构象匹配设计了新型高效大分子型成核剂。在实验室研究的基础上,与企业合作建成了年产万吨生物降解聚酯及其共聚酯的生产线,生产的产品已应用于一次性餐具、超市购物袋和地膜的制备,并在新疆进行了农田可降解地膜的应用示范。     

聚三氟氯乙烯/氧化石墨烯复合材料结晶行为及性能的研究

采用熔融共混工艺制备聚三氟氯乙烯(PCTFE)/氧化石墨烯(GO)复合材料，研究了GO含量对复合材料的结晶行为、热降解性能、力学性能与阻隔性能的影响，并分析体系性能变化的机制。结果表明：GO的加入可提高复合材料的力学强度与刚性。当GO含量为0.5%时，PCTFE/GO-0.5的拉伸强度可达45.5 MPa，较PCTFE提升了10%。当GO含量为2.0%时，PCTFE/GO-2.0的弹性模量与储能模量分别为903 MPa和21.1 GPa，分别较PCTFE提升13%和26%。复合材料的玻璃化转变温度较PCTFE升高1.7～6.1℃。力学性能的提升可归因于GO对PCTFE基体的增强作用。GO也能够作为PCTFE的异相成核剂，促进其成核，提高结晶度。GO对提升PCTFE的气体阻隔性能效果显著。随GO含量的增加，复合材料的氢气渗透系数逐渐降低。当GO含量为2.0%时，PCTFE/GO-2.0的氢气渗透系数可低至4.23×10^-15 cm³·cm/(cm²·h·Pa)，较PCTFE下降22%。