摘要:文中提出了一种以三氟甲磺酸镧(Lanthanum triflate,La( OTf)₃) 为催化剂的方法,旨在探究其对PA66 水解反应效率的提升作用。通过系统调控反应温度、时间和催化剂用量,确定了较优的水解条件:质量比m(La) ∶m(PA66) ∶m(H₂O)= 1∶20∶100,反应温度220 ℃ ,时间12 h,此条件下PA66 的转化率达到52% ,对比纯水解的转化率25% ,显示出该催化体系的显著效果。利用基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱测试方法( MALDI-TOF-MS) 分析了固相产物的分子量分布,结果显示,主要成分为未完全反应的PA66。电喷雾质谱(ESI-MS)谱图表明,液相产物以单体、二聚体为主,并伴有少量可溶于水的三聚体、四聚体存在。通过计算得出该反应的活化能(E_a) 为73.76 kJ / mol,这一数值低于传统浓硫酸催化体系,表明La(OTf)₃ 在促进PA66 水解方面展现出更为优异的性能。

摘要:利用Grubbs 二代催化剂使双环戊二烯(DCPD)发生开环易位聚合( ROMP) 反应,制得具有形状记忆性能的聚双环戊二烯(PDCPD)。采用红外光谱、差示扫描量热分析、热重分析和微机控制电子万能试验机对样品进行了表征和测试。考察了催化剂含量对固化时间、凝胶含量及形状记忆性能的影响。探究了在不同的高温场景下PDCPD 的形状记忆行为。结果表明,制备的形状记忆聚双环戊二烯样品拉伸强度最高达51.0 MPa(3‰催化剂用量),玻璃化转变温度最高达到163.6 ℃ (5‰催化剂用量),热分解温度高达420 ℃ ,在220 ℃ 温度场景下,其形状固定率和形状回复率均达到99% ,展现出了高温场景下应用的可能。

摘要:近年来,随着水凝胶在柔性可穿戴电子设备中的广泛应用,由贻贝启发的水凝胶制备方法得到了越来越多的关注,但是如何在此方法的基础之上,简单高效地制备同时具有优异的力学性能、传感性能、自修复性能及溶胀稳定性能的水凝胶仍然是个挑战。文中基于聚合物分子链间的化学及物理作用,以聚丙烯酸( PAA) 以及单宁酸包覆的纳米纤维素(TA@CNF)为水凝胶基底材料,通过在水凝胶前驱体溶液中加入乙烯基三乙氧基硅烷( VTES) 制备了Fe³⁺/TA@CNF-PAA-VTES 水凝胶。结果表明,Fe³⁺/TA@CNF-PAA-VTES 水凝胶的最大拉伸强度为0.11 MPa,并具有优异的自修复性能;Fe³⁺/TA@CNF-PAA-VTES 水凝胶在0~300% 的拉伸应变范围内灵敏度达到5.27,可用于监测人体部位的运动信息;更重要的是,Fe³⁺/TA@CNF-PAA-VTES 水凝胶在5~9 的pH 范围内表现出了较好的溶胀稳定性,可以应对日常生活中的复杂环境。因此,Fe³⁺/TA@CNF-PAA-VTES 在柔性可穿戴传感器领域具有广阔的应用前景。

摘要:文中研究了激光诱导石墨烯(LIG)与短Kevlar 纤维联合增韧策略对芳纶纤维/ 泡沫铝夹芯结构层间韧性及面内压缩力学性能的影响,以解决该类结构因界面结合薄弱而易发生分层破坏的问题。通过激光诱导处理芳纶纤维表面形成多孔石墨烯结构,结合不同面密度的短Kevlar 纤维插层,系统对比分析了未增韧、单一增韧与联合增韧试件的面内压缩响应与破坏模式。结果表明,联合增韧策略可有效抑制界面分层,使破坏模式由界面失效转变为芯体整体屈曲,显著提升了结构的承载能力与能量吸收性能。其中,当面密度为6 g/m² 时,短Kevlar 纤维的增韧效果最优,峰值载荷与总吸能分别提高98.41% 与84.84% 。微观机制分析表明,LIG 提供的微纳锚固与短纤维形成的三维桥连网络协同作用,通过纤维桥连、裂纹偏转等机制增强层间韧性。该研究为芳纶纤维/泡沫铝夹芯结构的增韧设计提供了理论依据,对复合材料的结构设计和应用提供了重要参考。

摘要:针对聚丙烯基木塑复合材料熔体强度低、发泡窗口窄等问题,采用支化聚丙烯为基体,借助聚烯烃弹性体(POE)及低分子量微晶蜡对其进行熔体黏弹性改性,进而探索材料在不同混杂体系下的分子运动特征以及不同工艺条件下的泡孔形貌,以实现复合材料的微孔化制备。结果表明,相较于低分子微晶蜡的“润滑”作用,POE 借助其与聚丙烯大分子链构建的双连续相物理交织结构可以大幅改善材料的熔体强度,通过调节发泡温度、螺杆转速可以将孔径尺寸及分布密度控制到71.4 μm 及2.68×10⁴ cm^-3,实现“大而疏”的泡孔结构向“小而密”的微孔转变。

摘要:通过实验探究了短玻纤( SGF) 质量分数对气体驱动浮芯辅助共注塑工艺( Gas-powered projectile-assisted co-injection molding,G-PACIM)成型管件的玻纤取向、残余壁厚及耐压性能的影响。结果表明,玻纤在外层近界面层和中间层取向较好,外层近模壁层取向最差,随着玻纤质量分数增加,同一位置的玻纤取向逐渐变差;外层材料为10% ,20% 和30% SGF/聚丙烯(PP)的G-PACIM 管件壁厚沿穿透方向变化规律一致,总壁厚与内层壁厚沿穿透方向减小,外层壁厚增大,40% SGF/PP 的G-PACIM 管件总壁厚沿穿透方向无明显变化趋势,内层壁厚减小,外层壁厚增大;随玻纤质量分数的增加,管件的总壁厚和外层壁厚呈先增大后减小再增大的趋势,内层壁厚呈减小的趋势。管件的耐压性能随玻纤质量分数增加呈持续增大的趋势,但增幅有所不同。

摘要:为解决水力压裂过程中高黏携砂与压裂结束后低黏返排的需求矛盾,文中先向阴离子聚丙烯酰胺分子上引入苯硼酸官能团得到聚合物P(AM/AA/VPBA),然后通过硼酸基团与聚乙烯醇(PVA)反应生成硼酸酯六元环,制备了一种含有硼酸酯动态共价键的压裂液用稠化剂P(AM/AA/VPBA)-PVA。通过红外光谱、核磁共振氢谱、相对分子质量测定、热失重分析等多种方式对中间体和稠化剂进行了结构表征,并对P( AM/AA/VPBA)-PVA 溶液的循环利用性、耐温性、抗盐性、黏弹性及携砂性进行了研究。结果表明,质量分数0.3% 的PVA 可对质量分数0.5% 的P( AM/AA/VPBA)溶液有效交联,该交联体系可被质量分数3% 的丙三醇较彻底解交联。pH 值从4 升高到11 有利于交联网络的形成,且可通过pH 值调控实现P( AM/AA/VPBA)-PVA 的破胶和网络再生。P( AM/AA/VPBA)-PVA 溶液具有温度响应的“增稠-破胶”效应,这有利于P(AM/AA/VPBA)-PVA 在压裂全流程不同阶段的性能调控。

摘要:文中旨在探究双基推进剂聚氨酯包覆层在长期贮存后的宏观性能及微观结构演化规律,并阐明其升温加速老化机理。以聚醚型聚氨酯(PU)包覆层为对象,采用红外光谱、热失重分析、力学性能测试、气相色谱-质谱及低场核磁共振等方法,分析了其随某发动机装药经历10 年贮存后的性能与结构变化。结果表明,贮存后PU 包覆层拉伸强度由5.06 MPa 降至3.53 MPa,降幅达30% ;邵氏A 硬度从76 降至约66;5% 热失重温度及最大失重速率温度均提前70 ℃以上。微观结构分析表明,升温显著加速了PU 包覆层交联密度的下降,其老化降解主要源于硝酸酯分解释放的氮氧化物对聚醚链段的氧化断链,以及氨基甲酸酯键的热分解反应。

摘要:可降解聚酯骨替代物广泛应用于组织工程和再生医学,文中旨在探索新型骨替代材料的制备,使其具有更好的性能和实用性。以聚乳酸( PLA) 与聚羟基丁酸酯( PHB) 为基材,加入纳米羟基磷灰石( nHA) 进行改性,通过控制PHB 含量来调整材料的各项性能,并使其可用于3D 打印。制备了PLA / PHB / nHA 复合材料线材与支架,力学性能显示,材料各项数值均满足应用要求,当PHB 含量增加,材料的力学性能小幅下降,但降解能力有较大提升;当PHB 质量分数为30% 时,复合材料获得最快降解速率。相较于现有PLA 材料,该材料具有更好的生物相容性与降解调控能力。此外,细胞毒性实验显示,各成分材料的细胞存活率均大于90% ,无排斥反应。

摘要:电子器件行业中,导电胶被视为可替代焊接的新型绿色连接方式。然而,导电胶的导电能力仍与焊接存在差距。为了提高导电胶的导电性能,首先研究了导电胶中固化剂比例、银填料填量、偶联剂占比等因素对导电性能的影响。采用四探针测试仪和万能力学试验机对导电胶的体积电阻率和剪切强度进行了测试,通过红外光谱、扫描电镜和能谱仪等对银填料的微观形貌及元素组成进行了表征。结果表明,环氧树脂/固化剂比例为10∶6 时,导电胶的体积电阻率最低;使用己二酸/ 乙醇溶剂对银填料进行表面处理可显著降低填料表面的有机物含量,从而提高导电胶的导电性能;导电胶的体积电阻率随偶联剂用量的增加呈现先下降后升高的变化趋势,偶联剂比例为1% 时体积电阻率最小。在此基础上,进一步探究了导电胶制备工艺对导电性能的影响,采用正交实验对导电胶制备过程中的重要参数进行分析,发现导电胶制备过程中第二阶段的分散时间对导电性能的影响最为明显,通过正交实验优化,导电胶的体积电阻率为4.9×10^-5 Ω·cm,与优化前相比降低了约20% 。该工作为提高导电胶的导电性能提供了重要的参考依据。

摘要:航天器用硅橡胶在高低温环境中的性能稳定性对于保障产品安全使用至关重要。文中分析了-40 ℃ ,100 ℃ 和200 ℃ 环境中航天器用硅橡胶材料的老化性能,采用硬度、质量和拉伸强度作为力学性能评价指标,通过红外光谱反映微观结构变化,利用太赫兹技术研究了硅橡胶老化后的太赫兹频段折射率谱分析光学特性及极性结构的变化。结果表明,硅橡胶在低温-40 ℃ 环境中质量和拉伸强度呈下降趋势,最大变化幅度为2% ,硬度和折射率比较稳定。低温老化过程中硅橡胶的化学结构基本不变,发生轻微的氧化反应。而高温环境对硅橡胶材料的力学性能和光学性能影响较大,随着老化时间的延长,质量和拉伸强度总体呈下降趋势,硬度和折射率总体呈上升趋势。温度升高时,这些变化的幅度进一步加大。太赫兹折射率谱分析了硅橡胶老化过程中材料的极性结构和分子间的网络化结构与分子链氧化和交联的关系。在高温老化过程中,硅橡胶内部交联副产物挥发,侧链有机含量降低,主链间发生交联。

摘要:随着惯性约束聚变(ICF)物理实验对聚苯乙烯-聚乙烯醇(PS-PVA)双层空心微球的直径要求逐渐增大,针对传统乳液封装法难以制备毫米级( >1000 μm)双层微球的问题,文中基于平面旋涂提出了三维旋涂方法,设计搭建了三维旋涂成型装置,在毫米级高精度单分散PS 微球(直径约1500 μm)表面采用溶剂挥发法原位生成PVA 薄膜。通过氧气(O₂)等离子体处理PS 微球表面,提高其与高醇解度PVA 之间的相互作用,实现了PVA 溶液在PS 微球表面的铺展浸润,结合旋涂关键参数优化,实现了PVA 液膜形态和厚度的在线控制,提高了PVA 薄膜层均匀性,获得了毫米级PS-PVA 双层空心微球。

摘要:针对当前木塑复合材料微孔化技术难度高、限制大的现状,采用优化螺杆构型、设计发泡模具等来搭建与其材料特性相适应的连续挤出发泡试验平台,通过观察不同工艺条件下试样内部的泡孔结构特征来揭示挤出过程中的气泡衍生行为与形貌演变规律,进而实现其尺寸参数的有效调控。结果表明,采用Celuka 发泡模具、强化螺杆混炼能力等均有助于在发泡过程中获得理想的压降参数以推动木塑复合材料的微孔化。此外,受熔体流动状态的影响,气泡在生长过程中存在一定的形变行为,且强化熔体强度有助于提高其结构稳定性。同时,通过调节发泡温度、螺杆转速等工艺参数可以显著改善试样的承载能力,并将泡孔尺寸和分布密度分别优化至87.6 μm 及2.3×10⁴ cm^-3。

摘要:流动形式是直接影响聚合物塑化挤出质量的重要因素。基于聚合物场协同塑化输运混炼理论,设计了3 种流道:平行平板流道M1、部分收敛流道M2 和全收敛流道M3。利用ANSYS Polyflow 对其进行数值模拟,对比分析了不同模型及边界条件下胶料的流动形式,及其对混合性能、拉伸/ 剪切比和温升情况的影响。结果表明,在胶料的挤出塑化过程中,聚合物流道对胶料塑化质量的影响较大。通过对比非弹性应力张量第一特征值及时均混合效率等混合评估指标发现,同一边界条件下,收敛流道M2 和M3 的混合性能均优于平行平板流道M1,其中M2 混合性能最优,聚合物熔体在流经M2 的收敛流道顶端时,被强制会聚再发散,提高了胶料的塑化质量。此外,与剪切流动相比,胶料在拉伸流主导的流动形式下黏性生热更少,能耗更低。

摘要:柔性压电传感器兼具低成本、柔韧性和多功能等优势,展现出巨大的市场前景。然而,对于压电传感器来说,机电转化能力依旧存在一定的挑战。因此,为了实现柔性压电式传感器更优异的输出性能,选择具有良好压电性能的压电材料尤为重要。文中通过静电纺丝技术制备了用于柔性压电传感器的聚偏氟乙烯( PVDF)/MXene/聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)压电复合薄膜。由于PMMA 和MXene 的协同作用,PVDF 复合纤维薄膜中β 相含量达到了94.2% 。PMMA 和MXene 的协同作用还有效提升了材料的力学性能和压电输出。传感器在低压范围内表现出较高的灵敏度(5.63 V/N),并分别表现出70 ms 和71 ms 的快速响应和恢复时间。该传感器能够识别人体微小运动,同时,该传感器还可用于乒乓球训练的实时监测,其应用有助于稳定、准确地测量运动参数,可应用于运动和健身监测场景。

摘要:纤维增强树脂基复合材料因其质轻、高强、可设计性强等特点在航空航天、汽车、轨道交通等诸多领域占据着重要地位,成为先进结构轻量化的重要技术途径。然而,传统的热固性树脂基体,如环氧树脂,其聚合物网络中不可逆的三维交联结构导致材料在损坏或超期服役时无法有效修复或回收,造成了严重的能源浪费和环境污染问题。类玻璃高分子(Vitrimer)树脂的出现为从材料源头解决传统热固性树脂基复合材料不可修复及难回收问题提供了有效途径。文中从动态化学键分类的角度综述了纤维增强Vitrimer 树脂基复合材料的最新研究进展,主要包括酯交换反应、亚胺键、双硫键、氨基交换反应、硼酸酯键。讨论了基于不同交换化学反应构建的复合材料体系的制备方法、性能特点及再生回收方法,对其存在的优缺点及发展趋势进行了归纳总结,旨在为纤维增强Vitrimer 树脂基复合材料的研究和应用提供参考。

摘要:近年来,由于化石资源减少和环保意识提高,可持续性材料的需求增加,这使得生物基聚合物在材料科学与工程领域愈发受到关注。文中介绍了2 种来源广泛的重要萜烯单体β-月桂烯和β-法尼烯通过阴离子聚合合成结构可设计和相对分子质量及其分布可控聚合物的研究进展,阐明萜烯单体的阴离子聚合在制备生物基聚合物方面具有较大的优势。同时,文中介绍了萜烯与苯乙烯及其衍生物单体的共聚反应动力学,制备了适用于可持续性高性能轮胎的月桂烯基丁苯橡胶,其瓶刷结构显著改善了填料在橡胶中的分散;采用链端改性、链中改性和功能性单体共聚等方法,对萜烯聚合物进行官能化,能改善其与功能填料的相互作用。本文最后指出目前萜烯聚合物面临单体来源受限、材料性能不足、应用研究较少等问题,并展望了萜烯聚合物的未来发展方向。

摘要:氢化丁腈橡胶(HNBR)具有耐热性、耐氧化性和耐化学腐蚀性等优点,适用于高压氢气密封、汽车零部件制造、油田深井、航空航天、工业管道等苛刻环境。随着全球对环保要求的提高,氢化丁腈橡胶作为一种环境友好型材料,在取代传统橡胶方面的应用前景也备受瞩目。文中梳理了HNBR 复合材料研究现状,对HNBR 复合材料的组成及其在不同领域的应用情况进行了综述,对其材料改性、复合技术及催化剂开发等未来研究方向提出了展望,以推动HNBR 在更广阔领域的应用和性能提升。

摘要:阻尼硅橡胶是一种由硅橡胶生胶、补强填料、阻尼剂、硫化剂及其他助剂混合而成的具有一定阻尼性能的有机硅高分子复合材料。硅橡胶因其突出的耐高、低温性能及宽温域阻尼可调性,广泛应用于航空减振领域。文中综述了航空减振领域用阻尼硅橡胶的结构特点及阻尼机理,从生胶改性、填料、有机硅阻尼剂等方面详细介绍了阻尼硅橡胶制备方法及国内外发展现状,同时对阻尼硅橡胶在航空主/辅发动机动力装置、机载设备、仪器仪表、舱内壁板及飞机旋翼减振领域中的产品应用概况进行了介绍。最后,对阻尼硅橡胶制备及应用进行了展望,以期为后续航空硅胶减振制品的阻尼材料开发及产品选用提供参考。