摘要:氢化羧基丁腈橡胶(HXNBR)是一种特种合成橡胶,与氢化丁腈橡胶(HNBR)相比,羧基的引入使得 HXNBR 在物理力学强度等方面更具优势,能够满足航空航天、石油钻井等新一代橡胶制品的高性能要求。 然而,传统有机溶液催化加氢技术存在环境不友好和工艺复杂等问题,亟需开发更高效环保的加氢工艺。 文中基于新型钌系催化剂,对XNBR 胶乳直接催化加氢,成功实现了 HXNBR 的绿色制备。 通过傅里叶变换红外光谱、核磁共振氢谱等表征,确认了 HXNBR 的结构。 通过研究氢气压力、催化剂用量等不同加氢条件对 XNBR 乳液加氢反应的影响,优化了加氢工艺,实现了在氢气压力 8 MPa、胶乳固含量 10% 、搅拌桨转速 450 r/ min 的条件下,催化剂质量分数仅为 0.013% 时,反应 7 h,加氢度可达到 95.42% 。 将自制 HXNBR(ZZ)与同系列进口产品 Therban?XT VP KA 8889(商品胶 HXNBR)经混炼及硫化加工后进行了性能对比评价。 结果表明,自制 HXNBR(ZZ)的物理力学性能、耐热空气老化性能和耐油性能等与商品胶 HXNBR 相当,可以实现氢化羧基丁腈橡胶的国产化替代。

摘要:传统聚合物黏合剂聚偏二氟乙烯(PVDF)存在电子/离子电导率低,黏结力不足,在电解液中易溶胀并引发热失控等缺陷,严重制约了电池性能的进一步提升。 文中筛选了有机钌催化剂 C₃₁H₃₇C₂N₃O₃Ru,通过乳液加氢法制备了加氢度高于 99% 的高饱和度氢化丁腈橡胶( HNBR)。 通过对不同反应条件的影响研究,获得了最佳加氢条件,催化剂用量为固体胶含量的 0.015% ,氢气压力为 8 MPa,固含量为 30% ,填充量为 60% ,反应时间为 5 h。 将 HNBR 应用于锂离子半电池正极黏结剂,测试了其长循环性能和倍率性能。 结果显示,与商用 PVDF 相比,HNBR 初始容量为 135 mAh/g,循环 500 圈后仍能保持 140 mAh/g 的高容量,容量没有下降,且倍率性能良好,电流密度变化后放电容量可恢复至 145 mAh/g。 文中开发的 HNBR 作为锂离子电池正极黏结剂,为解决电池性能提升的关键问题提供了新方案,为电池行业持续发展注入了新活力。

摘要:短玻纤增强聚丙烯复合材料水辅注射成型工艺有效地结合了纤维增强聚合物复合材料和水辅注射成型技术的优点,目前已成为人们关注的焦点。 残余壁厚是衡量溢流法水辅注射成型工艺制品的重要指标,用来描述水穿透行为。 文中研究了溢流法水辅注射成型的主要工艺参数对水穿透行为的敏感性。 结果表明,短玻纤质量分数对水穿透行为最为敏感,短玻纤质量分数为 30% 时,残余壁厚沿轴向的变化幅度为 0.87 mm;其次是注水延迟时间和熔体温度,注水延迟时间为 0 s 时,残余壁厚沿轴向的变化幅度为 0.76 mm,熔体温度为 270 ℃时,残余壁厚沿轴向的变化幅度为0.75 mm;最后是注水压力,注水压力为 4 MPa 时,残余壁厚沿轴向的变化幅度为 0.39 mm。

摘要:针对传统聚酰亚胺电介质在高温高场下电导损耗急剧增加、储能密度和效率显著下降的问题,文中用 4,4′-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)和 2,2′-双(三氟甲基)-4,4-二氨基联苯(TFMB)合成 FPI 为基体,引入 2-(4-氨基苯基)-5-氨基苯并咪唑(PABZ)为共聚单体,设计制备了一系列不同 PABZ 含量的含咪唑结构宽带隙含氟共聚聚酰亚胺(FPI-PABZ)电介质,系统研究了 PABZ 含量对其微观结构与高温储能性能的影响。 结果表明,PABZ 的引入一方面在聚酰亚胺基体内形成了空穴陷阱,可有效捕获载流子,从而抑制传导电流,提高储能效率;另一方面,PABZ 中的氢键增强了分子间相互作用力,提高了材料的弹性模量,从而提升了击穿场强,并增加了储能密度。 当 PABZ 添加量为6% 时,FPI-6% PABZ 在 150 ℃的击穿强度最高,达到 563 MV/m;在 150 ℃,550 MV/m 下,其能量密度(U_e)为 3.91 J/cm³,储能效率(η)高达 91.5% ,并表现出优异的高温抗疲劳性能。 研究为高温、高储能、低损耗本征聚酰亚胺电介质的设计制备提供了新的思路和技术支撑。

摘要:聚酰亚胺(PI)材料具有良好的化学和物理耐受性,但聚酰亚胺泡沫的力学强度低,影响其作为结构材料的应用。 对其进行有机异质增强会削弱其耐受性,无机增强会削弱塑性。 文中采用短切 PI 纤维、PI 微粉、不可发泡前驱体粉末 3 种同质复合方案对 PI 泡沫进行增强,对其形貌和力学性能进行了表征,并探究了乙醇制备的前驱体粉末无法发泡的原因。 结果表明,与对照组相比,同质复合后 PI 泡沫的密度、弯曲和压缩强度提升,其中弯曲强度最高提升45.1% ,压缩强度最高提升 188.6% 。 但同质复合会破坏泡孔壁,导致样品的弯曲强度提升幅度低于密度提升幅度。

摘要:为进一步提高膜材料的气体分离性能,文中开发了一种可同时发生热重排和交联反应的二胺单体 2-(3,6-双(4-氨基-3-羟基苯氧基)-9H-呫吨-9-基)苯甲酸(BAHXBA)。 然后,分别与等摩尔比的 6 种二酐单体:3,3′,4,4′-联苯四羧酸二酐(BPDA)、均苯四甲酸二酐(PMDA)、4,4-(六氟异丙烯)二酞酸酐(6FDA)、4,4′-(4,4′-异丙基二苯氧基)二酐(BPADA)、3,3′,4,4′-二苯醚四甲酸二酐(ODPA)、和 1,2,3,4-环丁烷四羧酸二酐(CBDA)进行聚合,经热酰亚胺化制备了可交联的聚酰亚胺(PI)膜,再经 450 ℃热处理得到相应的热重排(TR)膜。 结果表明,6 种 PI 膜均表现出优异的力学性能和热性能,玻璃化转变温度在 297~ 336 ℃。 由于发生热重排和脱羧交联反应,TR 膜的力学性能显著下降,气体渗透性能大幅度提高,尤其是以 BAHXBA 和 6FDA 为单体的 TR 膜,其对 H₂,CO₂,O₂ 和 N₂ 的渗透系数分别为 966.32 barrer,873.33 barrer,265.72 barrer 和 41.62 barrer。 同时,CO₂/N₂的理想选择性是 20.99,接近 2008 年Robeson 上限;O₂/N₂的理想选择性为 6.39,接近 2015 年上限。 因此,热重排和交联共同作用,可有效提高膜材料的气体分离性能。

摘要:文中采用不同白炭黑填充量(10~ 50 phr)及不同混炼工艺制备白炭黑/杜仲胶纳米复合材料,并研究了其硫化胶的性能。 3 种制备方式分别为未添加硅烷偶联剂干法混炼、干法混炼和湿法混炼。 湿法混炼工艺是首先将杜仲胶(EUG)溶液与双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物改性的 SiO₂ 悬浮液在石油醚中混合并共凝聚。 湿法混炼及硅烷偶联剂的改性使 SiO₂ 颗粒在 EUG 中分布均匀,改善了 SiO₂ 与 EUG 之间的界面结合,相应的硫化胶具有更高的物理性能,相比于未添加硅烷偶联剂干法混炼,添加硅烷偶联剂干法混炼制备的胶料具有更优的静态、动态力学性能,更低的生热性能,更加耐磨。 该方法具有减少粉尘污染、绿色环保和效率高的优势,并在制备具有卓越综合性能的橡胶复合材料方面展现了巨大的应用潜力。

摘要:针对柔性传感器领域对兼具优异力学性能与多模态传感功能材料的迫切需求,文中合成了一种基于羧甲基纤维素钠大分子交联剂的温敏型导电水凝胶,系统优化了合成工艺,解析了结构-性能关系,并验证了其在人体运动监测与健康管理中的双模态传感潜力。 通过一步接枝反应,制得了可以将化学交联网络和动态缠结网络同时整合到水凝胶的新型交联剂。 水凝胶兼具出色的力学性能和电导率,在 25% ~ 300% 应变范围内响应时间短于 1 s,100 次循环后ΔR/R₀波动低于 5% ,可实时监测关节弯曲动作。 同时,该水凝胶的低临界共溶温度与人体体温吻合,可实现发热异常可视化预警。

摘要:针对传统聚丙烯酰胺类钻井液增黏剂的高温失稳难题,分别以 N-乙烯基己内酰胺(NVCL)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DEAM)和 N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)为温敏单体,采用水溶液自由基聚合法制备了 3 种微交联型温敏聚合物PAANVCL,PAADEAM 和 PAANIPAM。 利用红外光谱、核磁氢谱、X 射线衍射和紫外-可见光谱等进行了聚合物分子结构表征和低临界溶解温度(LCST)测定,对比分析了 3 种聚合物的温敏效应,研究了剪切速率、盐加量对聚合物温敏增稠性能的影响,并考察了聚合物在钻井液中的耐温性能。 结果表明,基团类型对温敏聚合物性能影响显著,PAADEAM 和 PAANIPAM 的 LCST 分别为 74 ℃和 70 ℃,而 PAANVCL 溶液的 LCST 可达 80 ℃;剪切速率为 18 r/min 时,PAANVCL 溶液在 25~ 100 ℃范围内的最高与最低黏度之比为 1.74,而 PAADEAM 和 PAANIPAM 溶液的增稠幅度为 1.60 和 1.48;在氯化钠为 10% ,剪切速率为 6 r/min 时,PAANVCL 溶液在 25 ~ 100 ℃ 范围内的增稠幅度为 1.45,但 PAADEAM 和 PAANIPAM 的增稠幅度分别仅有 1.24 和 1.38;PAANVCL 钻井液 160 ℃/16 h 老化后黏度保持率达 83% ,而 PAADEAM 和 PAANIPAM 钻井液的黏度保持率分别为 75% 和 74.6% 。 在文中所考察的 3 种聚合物中,带有环状温敏基团的 PAANVCL 表现出了更优的抗剪切、抗盐和耐温性能。

摘要:为获得耐高低温环境的柔性环氧树脂复合材料,采用新型端环氧基聚丁二烯液体橡胶(ETPB)对环氧树脂 E51进行增韧改性。 作为一种反应性增韧剂,ETPB 可以 1000% 高混合比与环氧树脂实现同步固化,固化工艺温和简单,固化后具有两相结构,强化增韧效果。 引入新型聚醚胺固化剂后得到高断裂伸长率的半透明环氧复合材料,ETPB/E51 在 1∶ 10~ 10∶ 5 的宽配比下,通过调节固化剂种类和配比,可得到拉伸强度 1.57 ~ 11.86 MPa,断裂伸长率 31% ~262% 的体系,环氧复合材料的拉伸性能表现优异。 在低 ETPB 添加量下,通过无机纳米粒子协同增韧得到一种宽温域(-45~ 70 ℃)超弹环氧固化物材料,有望在深空深海等极端条件下应用。

摘要:为揭示场协同扭转螺杆在强化混合与传热性能方面的内在机理,探究机筒销钉对其性能的影响,文中基于ANSYS Polyflow 软件,分别对增设机筒销钉前后的场协同扭转螺杆建立了数值模型并开展了模拟仿真。 通过流场分析、性能评估与协同性研究等手段,系统研究了场协同扭转螺杆在混合与传热增强方面的作用机制,进一步探讨了机筒销钉对螺杆性能的影响。 结果表明,场协同扭转螺杆中的场协同扭转元件可以迫使聚合物熔体形成螺旋流动,改善胶料速度场、速度梯度场与温度梯度场之间的协同作用,增加流场中的拉伸流动,强化对流换热能力。 添加机筒销钉之后,销钉的分流作用使得各场协同作用进一步提高,混合及传热性能进一步增强,但销钉附近的局部温度均匀性会受到不利影响。

摘要:文中旨在开发高效的氨气(NH₃)吸附剂,以解决宠物饲养中的异味问题。 采用柠檬酸与氯化镍双试剂共浸渍的方法改性多孔有机聚合物(POPs),提升其 NH₃吸附性能。 通过静态与动态吸附性能测试评估性能,并系统表征其理化性质。 结果表明,与未改性 POPs 相比,改性后的 POPs 在常温常压下的 NH₃吸附容量提升 340% ;穿透时间和饱和时间分别延长 9 min 和 33 min,且随存放时间延长,吸附性能仅小幅衰减,仍优于未改性 POPs。 改性导致微孔堵塞,比表面积和总孔体积下降,平均孔径增大;羧基为主的表面酸性官能团密度大幅增加,氯化镍在吸附剂表面分散更为均匀,这是吸附性能提升的关键。 研究为 POPs 基高性能 NH₃吸附剂的设计及制备提供了新方法。

摘要:低分子量聚异丁烯(LMPIB)材料由于具有优异的热稳定性、耐化学品和耐候性,在制备黏度标准物质应用中有较好的前景。 目前,市场上 LMPIB 由于含有 α-烯烃、β-烯烃等活性成分,易发生氧化、交联等反应,导致其黏度变化较大,难以满足黏度标准物质均匀性、稳定性的性能要求,限制了其在标准物质领域中的应用。 为得到性能稳定的LMPIB 聚合物,通过“巯-烯”点击技术制备得到了改性 LMPIB 聚合物,并成功用于黏度标准物质的制备。 将得到的改性 LMPIB 通过核磁、红外表征确定了其分子结构及结构中的烯烃含量,将改性 LMPIB 用于黏度标准物质的制备,通过流变仪测试了其流体牛顿性及黏度随时间的变化,确定得到了性能稳定的牛顿型改性 LMPIB 流体,为制备黏度标准物质提供了新思路。

摘要:采用聚苯乙烯(PS)包覆的花状钨酸铋(Bi₂WO₆)作为激光标记添加剂,制备了一种可激光标记钨酸铋/ 聚苯乙烯/ 聚丙烯(Bi₂WO₆/PS/PP)复合材料。 采用扫描电子显微镜、便携式分光色差仪、动态水接触角测量仪、热失重、电子万能试验机等手段对不同 Bi₂WO₆ 含量、激光强度和线速度制备得到的 Bi₂WO₆/PS/PP 复合材料进行了表征。 结果表明,PS 包覆的 Bi₂WO₆ 的加入可明显改善 PP 的激光标记性能。 在 Bi₂WO₆ 的质量分数为 0.015% ,激光打标机功率为 10 W,线速度为 200 mm/ s 的条件下,Bi₂WO₆/PS/PP 复合材料的激光标记效果最佳。 经标记的 Bi₂WO₆/PS/PP复合材料,热解产生了无定形碳,在激光标记过程中 Bi₂WO₆ 的晶体结构没有发生明显的变化。

摘要:高速飞行器速度的提升对其天线罩(窗)的性能提出了更高的要求,高性能耐热透波树脂基复合材料可满足此需求。 用格氏法合成了硅乙炔共聚树脂( ETSA-MP-MH),经热压法制备了石英纤维( QF) 增强共聚树脂复合材料(QF/ETSA-MP-MH),研究了共聚树脂的结构与性能和复合材料的性能。 结果表明,2 种硅烷甲基二氯硅烷和甲基苯基二氯硅烷与乙炔格氏试剂可聚合形成共聚树脂,合成的液态共聚树脂溶于常见极性溶剂,固化起始温度随共聚树脂中 Si-H 的增加而降低;固化的共聚树脂在氮气和空气中的热稳定性随共聚树脂中苯环侧基的增加而增加,氮气中 5% 热失重温度( T_d5) 和 800 ℃ 质量残留率( Y_r800) 分别可达 536 ℃ 和 87.5% ,空气中 T_d5 和 Y_r800 分别为 539 ℃ 和51.6% ;QF/ETSA-MP-MH 的玻璃化转变温度(T_g)超过 470 ℃,损耗因子低于 0.01,介电常数随基体共聚树脂中苯基侧基含量增加而降低,在 10⁴~ 10⁷ Hz 内可低于 3.5;增加共聚树脂的苯环侧基和偶联剂处理 QF 可提高复合材料的力学性能,其弯曲强度和弯曲模量分别达 141 MPa 和 15 GPa,层间剪切强度提升至 11.8 MPa。 硅乙炔共聚树脂可作为高耐热透波复合材料的一种新型基体树脂,应用于航空航天和电子信息领域。

摘要:复合微管是由 2 种或 2 种以上材料复合而成的中空导管,具有尺寸微小、多功能集成等特点,在医疗、光纤套管、智能机器人等领域具有极其广泛的应用。 文中建立了聚合物双层复合微管共挤流动数值模型,采用有限元方法进行了稳定求解。 通过分析不同壁厚时熔体速度、压力、剪切速率等物理场量的分布,研究了壁厚对复合微管挤出胀大和界面位置的影响及其机制。 结果表明,传统挤出成型时,壁厚由 0.20 mm 增至 0.50 mm,复合微管挤出胀大率、压力降和剪切速率减小,但层间界面波动增大,复合微管挤出胀大率从 55.3% 降至 45.9% ,界面迁移量从 0.01 mm 增至 0.03 mm,增加壁厚对微管质量的提升具有局限性;气体辅助挤出成型时,不同壁厚的复合微管在挤出过程中均较为稳定,没有明显差异,气体辅助技术有助于改善不同壁厚复合微管成型过程的稳定性,提升产品质量。

摘要:螺杆挤出式熔融沉积成型(FDM)3D 打印机的螺杆结构研究正逐步深入,旨在应对制造成本、成型尺寸和材料选择等方面的挑战。 螺杆结构优化是提升 FDM 技术性能的关键,直接影响材料塑化质量和选择多样性,进而影响打印效率和制作质量。 文中从螺杆结构参数优化、外部结构配合及创新型螺杆结构 3 个方面探讨了国内研究人员在提升 FDM 打印性能方面的努力。 此外,对材料特性的定制设计、外部辅助结构的创新应用及系统化设计规范的建立进行了总结与展望。 这些研究为螺杆挤出式 3D 打印机的未来发展提供了新的技术路径和理论支持。

摘要:电离辐射屏蔽材料在核工业、核应急、核医疗等领域有广泛而深入的应用,可以起到屏蔽 γ 射线、中子、X 射线等高能电离辐射,保护人体组织器官和仪器设备免受损伤的重要作用。 硅橡胶具有良好的热稳定性、耐腐蚀性、电绝缘性和弹性,同时,硅橡胶工作温度窗口很宽,适合在严苛的工位温度环境中使用,因此,可以作为电离辐射屏蔽材料的基体。 但是硅橡胶的耐辐射老化性能和力学性能较差,需要进行改性或者加入功能填料进行提高。 文中综述了硅橡胶的改性手段和与各种功能填料复合制备屏蔽材料的方法及性能,可为相关领域的研究工作者提供参考。

摘要:柔性绝热材料作为固体火箭发动机热防护系统的重要组成部分,需兼具轻质、抗烧蚀、高力学性能。 近年来,纤维及其表面改性技术在柔性绝热材料中的应用研究取得了显著进展。 纤维的引入增强了柔性绝热材料的高温炭化结构完整性和抗烧蚀能力,结合纤维表面改性技术,有效增强了纤维与材料基体的界面作用,显著提升了材料综合性能。 文中综述了近年来纤维及其表面改性方法在柔性绝热材料中的研究应用进展,包括无机、有机纤维填充不同柔性绝热材料,以及纤维改性前后对柔性绝热材料烧蚀性能和力学性能的影响,归纳分析了纤维及其表面改性在柔性绝热材料领域的研究侧重点。

摘要:二维纳米材料因其独特的物理化学特性,在阻燃聚合物领域展现出前所未有的潜力。 文中系统综述了石墨烯、二维过渡金属碳氮化物、六方氮化硼、二维金属有机框架及层状双氢氧化物等典型二维材料在聚合物基体中的阻燃机理,并综述了其对材料力学性能的影响及其多功能协同效应。 通过分析二维材料的结构特性与阻燃行为的构效关系,揭示了其在物理屏障构建、催化成炭、自由基淬灭等方面的独特作用机制,进一步讨论了其在复杂应用场景中的界面调控策略。 最后,从热管理、环境耐受性、智能响应及电磁功能与阻燃性能集成等方面概述了二维材料在阻燃多功能材料的研究进展和发展潜力。