• 2024年第40卷第12期文章目次
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    • CuCl催化原子转移自由基活性聚合反应合成碳氟骨架均相阳离子交换膜

      2024, 40(12):1-9. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0226

      摘要 (199) HTML (0) PDF 2.32 M (99) 评论 (0) 收藏

      摘要:文中利用原子转移自由基活性聚合反应(ATRP)将苯乙烯磺酸钠(PSSA)均匀接枝在聚三氟氯乙烯-偏氟乙烯共聚物P(VDF-co-CTFE)上,制备了一种碳氟骨架的均相阳离子交换膜——P(VDF-co-CTFE)-g-PSSA膜。采用傅里叶变换红外光谱、X射线能谱分析、X射线衍射、扫描电镜、热重分析、接触角测量等手段对在不同反应温度、反应时间、催化剂与配体摩尔质量比条件下制备的P(VDF-co-CTFE)-g-PSSA 进行表征。结果表明,苯乙烯磺酸钠成功接枝在碳氟主链结构上,所制备的阳离子交换膜具有良好的热稳定性和力学性能。扫描电镜显示阳离子膜表面的相分离形态;在130 ℃反应7 h 制得的阳离子膜的吸水率为80.02%,膨胀率为8.89%,离子交换容量达4.54 mmol/g,电导率为0.50 mS/cm。文中制备的阳离子交换膜在高盐废水处理方面具有应用前景。

    • 支化聚丁二酸丁二醇酯的合成及流变性能

      2024, 40(12):10-18. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0227

      摘要 (145) HTML (0) PDF 2.07 M (70) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了调控聚丁二酸丁二醇酯(PBS)的流动性和结晶性能,文中选取丙三醇、季戊四醇为支化剂,采用酯化-缩聚法合成了一系列不同支化剂及添加量的支化PBS。利用红外光谱、核磁共振、差示扫描量热分析(DSC)、凝胶渗透色谱(GPC)、偏光显微镜(POM)和毛细管流变仪等,考察了支化剂种类和添加量对聚合物结构、相对分子质量、热性能、结晶性和流变性能的影响。DSC和GPC分析结果表明,在相同出料功率下合成的支化PBS的相对分子质量均大于线型PBS,但熔点几乎不变,约为114 ℃;POM结果表明,支化剂的加入降低了PBS的结晶度及晶粒尺寸;熔融指数速率仪及毛细管流变仪结果表明,支化PBS的特性黏度均低于线型PBS,而支化PBS的熔融指数均高于线型PBS,且随支化剂量的增加而增大;支化PBS 的熔体强度较线型PBS 有较大幅度的提高,熔体强度分别提高了135.3%(0.3% 丙三醇)和205.9%(0.2% 季戊四醇)。研究结果为支化脂肪族聚酯的开发和在纤维领域的应用奠定了基础。

    • 微流控制备聚甲基丙烯酸甲酯微球

      2024, 40(12):19-25. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0229

      摘要 (121) HTML (0) PDF 3.15 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:文中基于同轴型微流控装置,以光引发聚合的方式制备了粒径可控且均一的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)微球。研究了聚乙烯醇(PVA)、十二烷基硫酸钠(SDS)、乙二醇、连续相流速、毛细管尖端直径及外管缩颈大小对微球粒径大小及均一性的影响。通过显微镜观察微球形貌,测量微球粒径,结果发现,随着PVA或SDS用量的增加,微球粒径减小,且分散剂对微球的粒径分布具有一定的调节功能;而乙二醇对微球粒径影响不显著,连续相流速的增大、内管尖端直径的减小、外管缩颈程度增加均会导致微球粒径减小。文中所制备的微球粒径范围为65~316 μm,变异系数(CV)可小于3%。研究结论对不同尺寸且粒径均一的PMMA微球及其他高分子微球的可控制备提供了一种重要方法。

    • 尿毒症毒素血液灌流吸附剂的制备与性能

      2024, 40(12):26-34. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0228

      摘要 (142) HTML (0) PDF 2.19 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:以苯乙烯和二乙烯苯为单体和架桥剂,加入2-苄基丙烯酸和甲基丙烯酸二乙基氨基乙基酯参与共聚反应,通过调整致孔剂用量和比例,采用悬浮聚合一步法制备了新型血液灌流吸附剂。通过N2吸附-脱附分析表征了吸附剂的孔结构,并进行了体外吸附实验、血液相容性实验研究吸附剂安全性和有效性。研究表明,此吸附材料的BET比表面积可达到582 m2/g,不仅具有大量的中孔,同时具有丰富的微孔,对多种尿毒症毒素具有较高吸附能力,血液学试验表现良好,有望于临床清除患者体内蛋白结合和中大分子毒素治疗尿毒症。

    • 不同种类低共熔溶剂改性木质纤维素制备阻燃复合材料

      2024, 40(12):35-44. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0246

      摘要 (148) HTML (0) PDF 6.51 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:木质纤维素的可燃性给其在纺织、建筑和装饰等领域的应用带来了极大的挑战。文中选用2 种低共熔溶剂改性木质纤维素,然后负载聚磷酸铵-氢氧化铝(APP-ATH)双效阻燃剂制备了阻燃复合材料。红外光谱显示改性后的木质纤维素表面基团种类发生变化,扫描电镜图像中改性的木质纤维素表面粗糙,随着阻燃剂含量的增加,负载的阻燃剂量增多。通过锥形量热仪试验,发现与纯木质纤维素相比,改性负载阻燃剂制备的复合材料阻燃效果明显。根据三点弯曲试验得到的力学性能结果,氯化胆碱/腰果酚体系弯曲强度高于氯化胆碱/乙二醇/草酸体系,且氯化胆碱/腰果酚体系的弯曲强度高于纯木质纤维素。本工作将使木质纤维素基阻燃材料的应用更加广泛和深入。

    • 植酸/壳聚糖层层自组装阻燃羽绒的制备与性能

      2024, 40(12):45-51. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0223

      摘要 (166) HTML (0) PDF 1.75 M (69) 评论 (0) 收藏

      摘要:以植酸(PA)和壳聚糖(CS)分别为聚阴离子层和聚阳离子层,对羽绒纤维(Down fibers)进行层层自组装(LBL)改性制得具有良好阻燃性能的羽绒纤维。利用冷场发射扫描电子显微镜、热重分析仪、微型燃烧量热仪和显微共聚焦拉曼光谱仪等对改性前后羽绒纤维的结构与性能进行了表征。结果表明,经过10 层的LBL改性后,羽绒纤维的热稳定性和阻燃性能显著提升;改性后羽绒纤维的热释放速率峰值和总热释放分别为106.6 W/g 和12.2 kJ/g,较原始羽绒纤维的154.9 W/g 和15.9 kJ/g 分别降低了31.2%和23.3%;改性后的羽绒纤维在高温时的残炭量更多、石墨化程度更高。此外,改性后的羽绒纤维整体结构几乎没有损伤,仍具有优异的蓬松性,不会影响羽绒纤维的实际使用。

    • 高强耐磨聚对苯二甲酸丁二醇酯复合材料的制备及性能

      2024, 40(12):52-60. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0225

      摘要 (156) HTML (0) PDF 3.57 M (72) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用表面改性钛酸钾晶须(MPTW),通过原位聚合法制备了聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)基复合材料,分析了MPTW的表面性质及其添加量对复合材料的聚合特性、微观形貌、热稳定性、结晶行为、力学性能及耐摩擦磨损性能的影响。结果表明,MPTW能与PBT 发生原位化学接枝,促进MPTW在PBT 基体中的分散,并模糊相界面;原位接枝的MPTW对PBT的热稳定性影响不大,但影响PBT的半结晶时间。当MPTW质量分数为4%时,复合材料的力学性能达到最优,其中拉伸强度较纯PBT 提高2 倍,而冲击强度是纯PBT 的3 倍。同时,MPTW 的添加明显提高了PTW的耐摩擦磨损性能。总体而言,制备的高强耐磨PBT 复合材料,在工程塑料结构件、机械传动零件等领域具有潜在的应用价值。

    • 复配阻燃剂MSB/DOPS在环氧树脂中的协同阻燃性能

      2024, 40(12):61-70. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0230

      摘要 (130) HTML (0) PDF 2.15 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:单一的磷杂菲或三嗪阻燃剂在环氧树脂(EP)中的阻燃效果有限。为了进一步提高EP的阻燃性能,在阻燃剂质量分数为10%的条件下,将阻燃剂2,4,6-三- (4-羟基苯亚胺基)三嗪(MSB)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)分别按照不同比例进行复配,采用熔融共混法将其应用于EP中,制备了EP复合材料,并测试了其阻燃性能,探究其双基协同阻燃规律。结果表明,单独添加MSB或DOPS时,极限氧指数(LOI)值分别为27.7%和30.6%,垂直燃烧(UL-94)等级分别为无阻燃级别和V-1 级。而当阻燃剂质量分数为10%,DOPS在复合阻燃剂MSB/DOPS中的质量分数为60%时,复合材料的LOI 值为29.7%,达到UL-94 V-0 级;与纯EP 相比,EP/MSB/DOPS-60%的热释放速率峰值(PHRR)和总热释放量(THR)显著降低,分别为378.56 kW/m2和82.74 MJ/m2,燃烧后形成了更加致密的膨胀炭层,残炭量提升至22.94%,即EP/MSB/DOPS-60%的阻燃性能优于EP/DOPS 或EP/MSB。说明磷杂菲和三嗪阻燃剂具有良好的协同阻燃效应,有效提高了EP的阻燃性能。

    • 脉动拉伸应力对聚丙烯玻璃纤维片材结构与性能的影响

      2024, 40(12):71-77. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0244

      摘要 (129) HTML (0) PDF 3.38 M (60) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于输运空间容积的周期性变化产生脉动拉伸应力的原理研制了叶片式熔体脉动泵送装置,将脉动变化的拉伸-压缩应力作用于聚丙烯/玻璃纤维熔体以实现复合片材的增强挤出,实验研究了脉动泵送装置转轴转速对片材微观结构和宏观力学性能的影响。结果表明,脉动泵送装置对玻纤的分散及沿挤出方向的取向均有促进作用,所制片材沿挤出方向拉伸强度随转速的提高先升后降,在泵送转速为30 r/min 时达到最大值42.64 MPa,较直接挤出片材(30.92 MPa)提高了37.9%。表明叶片式熔体脉动泵送装置对玻纤填料增强聚丙烯体系具有适用性,为PP/GF 的增强提供了有效途径。

    • 甲基丙烯酸锌补强氢化丁腈橡胶的反应活化能及硫化温度对氢化丁腈橡胶性能的影响

      2024, 40(12):78-84. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0242

      摘要 (131) HTML (0) PDF 1.64 M (78) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用差示扫描量热(DSC)分析了在过氧化物1, 4-双叔丁基过氧异丙基苯(BIBP)作用下,甲基丙烯酸锌(ZDMA)自聚、氢化丁腈橡胶(HNBR)硫化及ZDMA补强HNBR时各组分的反应活化能及硫化温度对HNBR性能的影响。结果表明,单用体系中,HNBR的硫化反应活化能高于ZDMA的自聚活化能。而在ZDMA/HNBR体系中,由于ZDMA对HNBR硫化的助交联作用,其自聚反应的活化能升高,HNBR硫化反应及ZDMA与HNBR间的离子交联反应的活化能降低。这意味着ZDMA补强HNBR时,硫化温度升高将更有利于ZDMA的自聚补强,但会使HNBR的硫化及ZDMA与HNBR间的交联反应程度降低。不同硫化温度得到的HNBR硫化胶的交联密度和物理力学性能验证了这一结果:硫化温度升高,HNBR的交联密度降低,HNBR的硬度和定伸应力降低,而补强PZDMA形成的数量增多,使HNBR的拉伸和撕裂强度升高。

    • 电缆终端用硅橡胶的绝缘松弛特性

      2024, 40(12):85-96. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0250

      摘要 (128) HTML (0) PDF 3.43 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:硅橡胶的绝缘松弛特性会降低电缆终端界面压力,进而劣化其介电性能,影响电缆的稳定运行。由于松弛特性受交联行为的影响,文中通过调控硫化剂和催化剂的比例,制备了不同交联度的硅橡胶试样,采用多种方法表征了其应力松弛特性,从机械应力和热应力角度对界面压力进行预测。结果表明,温度升高、硅橡胶伸长率增大,会加剧应力松弛,导致界面机械应力减小、压力下降,但分子链段松弛导致热膨胀系数增大,会使热应力增加、界面压力上升。适当提高硅橡胶的交联度,可以增强其耐应力松弛能力。宽频介电谱的研究表明,硅橡胶绝缘存在由分子链松弛极化及偶极链段松弛极化导致的介电松弛过程δ 和α,交联度的提高限制了分子链旋转定向及偶极链段的转向运动,使2 种介电松弛过程的极化强度降低。高的交联度赋予硅橡胶较强的耐应力松弛能力,预测30 年后界面压力保持率可高达90.7%,且具有较长的储存周期。研究结果可为硅橡胶绝缘电缆附件的运行状态和寿命评估提供参考。

    • 高性能聚醚醚酮熔融沉积成型及真空放气特性

      2024, 40(12):97-106. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0224

      摘要 (120) HTML (0) PDF 2.53 M (52) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用四因素四水平正交试验设计研究了熔融沉积成型(FDM)工艺参数(喷嘴温度、平台温度、打印速度和层厚)对聚醚醚酮(PEEK)试样力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)和表面粗糙度影响的显著性,并得到了优化工艺参数组合。结果表明,在喷嘴温度420 ℃、扫描速度20 mm/s、平台温度140 ℃、层厚0.2 mm的条件下,PEEK 试样拉伸强度可达到86.28 MPa,接近注塑PEEK件的强度;此外,弹性模量为2.14 GPa,断裂伸长率为11.36%,表面粗糙度为12.17 μm。进一步的,开展了FDM成型PEEK零件材料的真空放气性能测试试验,结果表明,质量损失率为0.72%、可凝挥发物量为0.03%,满足空间环境材料真空放气性能要求。最后,面向航天领域应用制备了典型的PEEK星载天线指向机构。

    • 基于增强型聚氨酯中空纤维膜保暖复合材料的制备与性能

      2024, 40(12):107-113. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0245

      摘要 (188) HTML (0) PDF 1.76 M (57) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着人们生活水平的不断提高,对纤维保暖材料的应用和需求不断增长,开发具有中空结构的多孔纤维基保暖隔热复合材料具有重要意义。针对目前增强型中空纤维膜存在高孔隙聚合物分离层、三维网络纤维编织管和大空腔的结构特性,文中将干/湿法纺丝技术与热压成型工艺相结合,首先利用干/湿法纺丝技术制备了未完全分相的增强型聚氨酯(PU)中空纤维膜,在绕丝轮上集聚形成多层纤维复合结构,然后采用热压工艺将纤维膜进一步粘合成型,成功制备了基于增强型PU中空纤维膜的复合材料,考察了热压温度对复合材料结构和性能的影响。结果表明,所制备的复合材料中空纤维膜平行斜向交叉配置,纤维间粘合效果好,且每接触的3 根纤维间可构建一个异形空腔。热压温度对复合材料的厚度、断裂强力、断裂伸长率和透气性均有影响。当热压温度为120 ℃,复合材料的保温率达到41.70%,这为保暖材料的制备提供了新思路。此外,复合材料的平均吸声系数达到0.37,还有望应用于吸声降噪领域。

    • DMTD@HMSNs微胶囊改性自修复环氧涂层的防腐性能

      2024, 40(12):114-126. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0207

      摘要 (137) HTML (0) PDF 5.59 M (53) 评论 (0) 收藏

      摘要:微胶囊型自修复涂层因具有出色的防腐和自修复性能成为目前防腐涂层领域研究的热点。文中以缓蚀剂二巯基噻二唑(DMTD)为芯材、中空介孔二氧化硅(HMSNs)为壁材,通过溶胶凝胶法和真空浸渍法制备了DMTD@HMSNs微胶囊。研究了醇水比对HMSNs微球形貌的影响,通过扫描电镜、红外分析、热重分析等表征技术对微胶囊的形貌、化学结构及微胶囊中芯材DMTD的负载率进行了分析。结果表明,醇水比9:1 时制备的HMSNs微球形貌最佳;HMSNs能够成功负载DMTD,负载率为25.38%。通过盐水浸泡实验和电化学阻抗谱(EIS)实验研究了不同DMTD@HMSNs微胶囊含量的环氧(EP)复合涂层的防腐性能,添加质量分数5% DMTD@HMSNs微胶囊的EP涂层表现出优异的防腐和自修复性能,揭示了DMTD@HMSNs微胶囊改性环氧涂层的自修复及防腐机理。

    • PBTCA-Tyr 协同改性聚环氧琥珀酸及对氟垢的阻垢性能

      2024, 40(12):127-136. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0238

      摘要 (120) HTML (0) PDF 2.33 M (63) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了缓解反渗透膜的CaF2垢堵塞情况,使用2-磷酸丁烷-1, 2, 4-三羧酸(PBTCA)和酪氨酸(Tyr)对聚环氧琥珀酸(PESA)进行改性得到PBTCA- PESA和PBTCA-Tyr-PESA。通过表征确定了其结构和热稳定性。采用静态实验和动态实验测试阻垢性能。结果表明,静态实验中,投加量为200 mg/L时,PBTCA-PESA和PBTCA-Tyr-PESA对CaF2的阻垢率分别为94.92%和98.72%,具有络合Ca2+的能力,能够延长结晶诱导时间;动态实验中,膜比通量下降率分别为34%和27%,展现出较好的分散CaF2性能,有效缓解了膜堵塞。X射线衍射和扫描电镜表征显示,PBTCA-PESA 和PBTCA-Tyr-PESA可以引起CaF2晶体的不规则生长,破坏晶体的形成并改变晶型,主要阻垢机理为分散作用、晶格畸变及螯合作用。

    • 聚氨酯多孔吸声材料的制备、结构及性能研究进展

      2024, 40(12):137-147. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0240

      摘要 (186) HTML (0) PDF 3.28 M (62) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着科学技术的迅猛发展,噪声污染已成为人们生活的一大障碍,高效吸声材料的研究已经成为热点研究领域。聚氨酯孔状材料具有优异的阻尼性能和发达的孔隙结构,因此,其作为声学材料基体在吸声降噪方面具有重要的应用价值。文中综述了国内外聚氨酯吸声材料的研究报道,探讨了多孔材料的吸声原理,主要介绍了聚氨酯吸声材料的制备、结构及吸声性能,以及改性聚氨酯孔状吸声材料的研究进展,主要包括以下方面:填料改性聚氨酯、制备复合气凝胶、聚氨酯发泡以及形成多层发泡结构;最后对聚氨酯在吸声领域的发展方向进行了展望,并指出了存在的问题。基于现有分析认为,在未来的研究中可以综合运用填料改性和结构设计双重机制对聚氨酯吸声体系性能进行调控,以获得具有高阻尼高吸声性能的聚氨酯吸声材料,以满足工业化、商业化应用的需求。

    • 低介电树形聚合物材料的应用进展

      2024, 40(12):148-156. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0241

      摘要 (116) HTML (0) PDF 1.89 M (55) 评论 (0) 收藏

      摘要:树形聚合物因其独特的重复性支链结构,增加了材料的自由体积,有利于降低材料的介电常数。树形聚合物支链或端基引入苯基、环烷基和杂环等低极性官能团或Si—C和C—F 等低极性化学键均有利于制备低介电常数材料。低介电树形聚合物的重复性结构单元使得该类材料具有良好的溶解性、成膜性和耐温性能等。随着电子行业发展需求的不断提高,低介电树形聚合物材料表现出更广泛的应用价值。文中分五部分综述了低介电树形聚合物的研究进展:树形聚合物在光刻胶中的应用;树形聚合物在黏结剂中的应用;树形聚合物在绝缘材料中的应用;树形聚合物在耐热材料中的应用;树形聚合物在阻燃材料中的应用。

    • 无针式静电纺丝技术宏量制备微纳米纤维研究进展

      2024, 40(12):157-166. DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2024.0237

      摘要 (251) HTML (0) PDF 1.53 M (50) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着纺织工业技术的进步与发展,传统纺织纤维原料已不能满足功能性纺织品生成加工的基本要求。超细纤维研究开发成为纺织纤维原材料的研究热点之一。静电纺丝技术是制备纳米纤维方便快捷和行之有效的方法,受到众多研究人员的广泛关注。然而,目前传统单针头静电纺丝由于产量低、针头易堵塞和不易清理的缺点而严重限制了纳米纤维的规模化生成与应用。基于此,文中从实现静电纺丝纳米纤维规模化制备角度系统综述了无针式静电纺丝喷头及纺丝技术的研究进展。首先介绍了无针式静电纺丝技术发展历程和基本原理,其次,对现有无针式静电纺丝喷头的喷头结构、纺丝原理和纺丝效率进行了总结和分析。最后,对目前纳米纤维规模化制备发展现状进行了评述,同时提出了无针式静电纺丝技术规模化制备纳米纤维的发展方向和建议。

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