摘要:通过KH550 对氮化硼纳米片(BNNS)进行表面修饰(f_KH550-BNNS),并与自制液晶基元4,4′-双环氧基联苯(LC)进行接枝,制备了LC 接枝的氮化硼纳米片( LC-f_KH550-BNNS)。利用镁离子与吲哚基团之间的动态非共价键制备出具有动态交联结构的自修复型聚合物基体( CTBE)。将不同填充量的LC-f_KH550-BNNS 填充到CTBE 中,通过电场固化得到兼具导热及自修复的复合材料( LC-f_KH550-BNNS / CTBE 复合材料)。LC-f_KH550-BNNS 的质量分数为40% 时, LC-f_KH550-BNNS/CTBE 复合材料的热导率最高为2.23 W/(m·K),拉伸强度为7.37 MPa,自修复率可达71.57% ,与电场作用下LC-f_KH550-BNNS 形成的高效导热通路,及Mg²⁺ 与吲哚基团之间的动态交联结构能够快速地解除和重构有关。

摘要:文中针对聚碳酸酯( PC) 韧性欠佳、熔体流动性差等问题,以三羟甲基丙烷( TMP) 为核、2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为单体,通过一步法合成了端羟基超支化聚酯(HBPE),并将其作为物理改性剂引入PC 基体。该研究通过对PC/HBPE 进行共混改性,并对所得共混物的结构与性能进行系统表征,协同优化PC 的强度、韧性及加工流动性。随着HBPE 含量增加,PC/HBPE 共混物的玻璃化转变温度从147.5 ℃ 降至130.7 ℃ ,表明HBPE 的加入提高了PC 链段的柔性;当HBPE 含量为2 phr 时,PC/HBPE 共混物的拉伸强度为64.6 MPa,相较于纯PC 提升了7.1% ;当HBPE 含量为5 phr 时,PC/HBPE 共混物的断裂伸长率、缺口冲击强度和拉伸韧性较纯PC 分别提升了29.4% ,136.8% 和59.3% ,HBPE 的加入使PC 实现了同步增韧增强;当HBPE 含量为5 phr 时,熔体流动速率相较于纯PC 提高了288.4% ,HBPE 的加入降低了PC 的熔体黏度。HBPE 是一种优异的增韧增强增塑改性剂,具有广阔的应用前景。

摘要:为实现芦苇资源的高值化利用,文中以含液化残渣的芦苇基多元醇和多亚甲基多苯基多异氰酸酯( PAPI) 为主要原料制备了芦苇基聚氨酯泡沫材料(B-PU),研究了异氰酸根指数、催化剂配比及用量、发泡剂用量和泡沫稳定剂用量等参数对泡沫性能的影响。结果表明,当异氰酸根指数为1.2,催化剂质量比为1.5∶1(P5∶P8),催化剂质量分数为2% ,发泡剂质量分数为2% 和泡沫稳定剂质量分数为4% 时,B-PU 的密度为105.2 kg/m³,压缩强度为292.5 kPa,导热系数为0.0578 W/(m·K)。在液化残渣和植硅体的协同作用下,B-PU 的热稳定性高于石油基聚氨酯泡沫材料。研究结果为高性能芦苇基聚氨酯泡沫材料的开发提供了理论基础。

摘要:文中针对智能材料领域对自修复与可回收功能一体化的需求,提出了一种含三动态网络自修复可回收聚氨酯材料的制备方法。 通过 2,6-二氨基吡啶(DAP)、聚四氢呋喃、异佛尔酮二异氰酸酯与羟乙基六氢三嗪共聚反应,并引入 ZnCl₂构建吡啶-锌离子( Zn²⁺) 配位键,形成了配位键、氢键及六氢三嗪环三重动态网络的聚氨酯复合材料(DAPPU-Zn_x)。 通过傅里叶变换红外光谱和 X 射线光电子能谱验证了化学结构与动态网络特性。 结果表明,配位键有效提升了材料的热稳定性和力学强度。 当 Zn²⁺与 DAP 摩尔比为 1∶2 时,DAPPU-Zn_1/2 样品表现出最优性能:5% 热失重分解温度达 279.4 ℃,拉伸强度达 43.91 MPa,自修复样品拉伸强度恢复率达 85.76% 。 配位键与多重氢键的协同作用是性能提升的主因。 此外,该材料在酸性环境中具有良好的降解响应性,在 1 mol/L 磷酸/乙醇溶液中 96 min 内完全降解,降解机制涉及三重动态键、脲键及氨基甲酸酯结构的断裂。 研究为开发兼具高力学强度、优异自修复性能及酸性环境响应降解性能的智能聚氨酯材料提供了新思路。

摘要:热致液晶聚芳酯(TLCP)是一种性能优异的特种工程塑料,但是较低的热导率限制了其在热管理材料中的应用。 文中依据乙酰化-熔融酯交换分段反应原理,首先将对羟基苯甲酸和 6-羟基-2-萘甲酸进行乙酰化,成功制备了乙酰化单体———对乙酰氧基苯甲酸(ABA)和 6-乙酰氧基-2-萘甲酸(ANA),并通过熔融缩聚反应成功制备了 TLCP,进一步使用双螺杆挤出机,利用 TLCP 熔融加工过程中的剪切诱导取向效应,构建了各向异性可控的三维导热网络,实现了六方氮化硼(h-BN)与 TLCP 的可控共混,制备了 TLCP/ h-BN 高导热复合材料。 结果表明,当 h-BN 的质量分数为 30% 时,TLCP/ h-BN 复合材料面内方向的热导率提升至最高值(0.92 W/(m·K)),同时具有优异的力学性能和热稳定性能,拉伸强度为 152.99 MPa,热分解温度(T_d5)为 492.33 ℃。 研究开发的 TLCP/h-BN 复合材料在热管理材料中具有广阔的应用前景。

摘要:针对目前单一填料制备的柔性应变传感材料逾渗阈值高、力敏性能差等缺点,采用一维填料碳纳米管(CNT)和原位合成的高电导率且性能稳定的银@石墨烯(AG)复合填料协同改性氟硅橡胶(FSR),利用具有不同几何效应复合填料的协同作用制备了 CNT/AG/FSR 复合材料。 结果表明,AG 导电填料性能稳定且结构可控。 适量 CNT 和 AG均匀分散在 FSR 基体中,形成了三维导电网络。 CNT/AG/FSR 复合材料在 0 ~ 35% 应变响应范围内具有高度线性响应,灵敏度(GF)为 11.79,线性相关系数达 0.99。 将其组装成柔性应变传感器后,在不同拉伸应变范围和运动频率下均呈现出稳定且可重复的电阻信号。 可以准确监测颈部抬头、手指运动、手肘运动和膝盖弯曲等人体动作,有望应用于具有大应变响应需求的可穿戴设备和人体运动监测领域。

摘要:为探讨玄武岩纤维(BFs)作为填料增强工程塑料的可行性,利用双螺杆共混挤出机制备了 BFs 增强聚酰胺 66复合材料(BFs/PA66),重点研究了 BFs 质量分数(26% ,34% ,42% 和 50% )对复合材料内部纤维形态、树脂基体结晶行为、复合材料力学性能及耐热性能的影响,阐明了玄武岩纤维改性聚酰胺 66 的性能增强机理。 结果表明,随着短切 BFs 含量的增加,复合材料中纤维长度逐步减小,树脂分子链有序排列受阻,结晶度逐步降低;复合材料力学性能变化与短切纤维含量增加呈正相关增长。 随着纤维增强体含量增加,复合材料内部刚性增强骨架连续度逐步增加,不仅能承受更高的外加载荷,抑制复合材料内部裂纹产生及拓展的能力亦显著提升;当 BFs 质量分数达 50% 时,复合材料拉伸强度可达 192 MPa,弯曲模量达到 356 MPa。 此外,无机刚性骨架的存在可明显改善 PA66 的耐热性,热变形温度可达 241.8 ℃。

摘要:针对碱性电解水制氢用复合隔膜中聚苯硫醚(PPS)纤维与功能涂层之间黏结强度低的问题,文中采用磺化策略对 PPS 纤维进行表面改性,系统研究了磺化温度、时间及酸浓度对 PPS 纤维表面磺化率、亲水性能和力学性能的影响。 结果表明,磺化过程中,酸的浓度是主导因素,高浓度的酸可提高反应效率,促进反应平衡正向移动;反应温度决定了分子运动的快慢,较高温有助于磺化反应的进行;反应时间的延长在一定程度上有利于磺化反应的进行,但时间过长会造成 PPS 主链的降解,显著削弱纤维的力学性能。 磺化反应成功在纤维表面引入磺酸基,且提升了纤维表面粗糙度,有利于亲水性提升,动态水接触角相较未处理样品下降约 35% 。 同时,单丝保留了约 75% 的原始强度,满足后续基膜编织及涂覆加工的强度需求。 此外,涂层与 PPS 基膜之间的层间剪切强度由 1.49 MPa 提高至 1.82 MPa。

摘要:为解决连续碳纤维增强聚醚醚酮(CF/ PEEK)在模压成型中因纤维/ 基体界面浸润性不足及层间孔隙缺陷导致板材冲击性能低的难题,获得高质量成型工艺,文中探讨了成型温度、成型压力、冷却速率对 CF/ PEEK 低速冲击性能的影响,采用金相显微分析及超声 C 扫描表征方法分析了界面浸润性能和冲后层间损伤。 结果表明,在所研究的成型工艺窗口范围内,复合材料承受冲击载荷和吸收冲击能量能力随温度的升高而降低,随压力的升高先升高后降低,随冷却速率的提高而提高;在成型温度 395 ℃,压力 0.6 MPa,冷却速率-22 ℃ / min 下,树脂浸润性显著改善,孔隙率降低,冲击韧性提升;该工艺参数组合(相较于控制组 No.1:395 ℃ / 0.6 MPa / -4 ℃ / min)使材料冲击最大载荷提高28.3% ,能量吸收效率达 79.6% ,同时显著改善了界面浸润性,减少了层间孔隙和冲击后的分层损伤面积。

摘要:为改善明胶薄膜的基本性能并增强其功能性,采取双重交联策略,引入植酸和抗坏血酸钙协同交联改性明胶,并通过流延法制备了明胶复合薄膜。 通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱及 X 射线衍射分析证实了植酸和抗坏血酸钙对明胶的协同交联作用。 进一步通过拉伸试验、紫外可见吸收光谱、水蒸气透过率测试、热重分析及 DPPH 自由基清除率测试等方法研究了复合薄膜的综合性能。 结果表明,植酸的引入显著提升了明胶薄膜的力学性能和阻隔性能,与纯明胶膜相比,其拉伸强度最大为 64.17 MPa,提高了 37% ,水蒸气透过率降低 28.3% 。 抗坏血酸钙的引入进一步增强了复合膜的热稳定性和抗紫外性能,赋予薄膜高效的抗氧化能力,复合薄膜起始分解温度提高至 294.8 ℃,实现了对 350 nm 以下紫外线的完全屏蔽,其 DPPH 自由基清除率可达 76.9% 。 植酸与抗坏血酸钙协同改性有效提高了明胶薄膜的综合性能,为功能型明胶复合膜的开发提供了技术参考。

摘要:海洋原油泄漏与塑料污染治理的迫切需求推动着新型油水分离材料的研发。 文中以热塑性聚氨酯(TPU)为原料,基于热致相分离技术制备了聚氨酯多孔材料(PUP),通过正交实验优化确定最佳制备参数为 0.08 g / mL 的 TPU浓度、-10 ℃的相分离温度、30 min 的相分离时间、9.5∶ 0.5 的 1,4-二氧六环(DO) / 水(H₂O)溶剂比。 进一步通过复合疏水二氧化硅(SiO₂)纳米粒子制备了疏水化聚氨酯多孔材料(HPUP),对比分析了 PUP 与 HPUP 的性能差异。 结果表明,PUP 与 HPUP 对硅油的饱和吸附量分别达到 49.27 g / g 和 41.39 g / g,且经 10 次吸附-脱附循环后吸附性能保持稳定。 吸附动力学分析显示,准二级模型(R²>0.998)可精准描述其动态吸附过程。 通过紫外-可见分光光度法测试,PUP 与 HPUP 对有机溶剂的吸附阈值分别为 0.75‰和 2.15‰,对植物油的吸附阈值分别为 1.63‰和 1.24‰。 连续油水分离装置测试显示,PUP 动态通量达 0.035 g / ( cm²·s),HPUP 可达 0.040 g / ( cm²·s),油品回收率均>99% 。 为环境友好型油水分离材料的开发提供了新思路。

摘要:为应对塑料薄膜带来的环境污染问题,文中基于“以竹代塑”理念,以竹纤维素(BC)为基材、姜黄素(Cur)为 pH响应剂,开发了一种具有良好性能与生物降解性的 pH 响应型智能包装薄膜。 研究通过球磨预处理结合 NaOH/ 尿素水溶剂体系对 BC 进行溶解与分散,采用抽滤-热压工艺制备 BC 膜,进一步复合 Cur 制得 BC-Cur 复合膜。 系统考察了薄膜的微观结构、透明度、力学性能、热稳定性、pH 响应特性及生物降解性能。 结果表明,所得 BC 膜透明度为75% ,结构规则致密,拉伸强度最高可达 91.14 MPa,其初始热分解温度为 288 ℃,热稳定性高;BC-Cur 复合膜在酸性至碱性环境中呈现可逆的颜色变化,显示出明显的 pH 响应行为。 此外,BC-Cur 膜在埋地 20 d 后基本完全降解,表现出良好的生物降解性。 研究为开发环境友好型智能包装材料提供了可行的思路与方法。

摘要:目前,柔性可穿戴传感器可用于对人体呼吸和运动过程中的数据监测,水凝胶作为柔性可穿戴传感器的核心材料存在性能不佳等问题。 为通过简单的合成步骤和低成本原料,制备出性能优异的水凝胶,文中将氯化钙(CaCl₂)、氯化锂(LiCl)及甘油(Gly)加入到聚乙烯醇(PVA)和聚丙烯酰胺(PAM)的水凝胶网络中,采用 UV 固化和反复冻融双重定型法制备了具有湿度和运动双重监测的 PVA/ PAM/ CaCl₂/ Gly / LiCl(PACGL)双网络离子导电水凝胶。 采用红外光谱、热重分析、扫描电镜、力学拉伸等测试手段对水凝胶进行了结构表征和性能测试。 结果表明,水凝胶内部呈蜂窝状多孔结构,孔洞坚韧挺拔,具有优良的拉伸强度(513.36 kPa)和断裂伸长率(328% ),同时存在较好的抗冻性和导电性(1.49 S/ m)。 除外在监测方面能够快速响应,呼吸监测响应时间为 0.24 s,恢复时间达到 0.36 s;运动监测方面,以手腕弯曲为例,响应时间与恢复时间均为 0.36 s。 文中研制的水凝胶应用于柔性多功能传感器,可用于人体呼吸频率和深度的实时监测,还可用于人体运动过程的监测。

摘要:在树枝纤维状纳米二氧化硅(DFNS)的表面引入荧光探针可赋予其识别和吸附重金属的能力。 文中开发了一种兼具高灵敏度检测与高效吸附功能的智能复合材料,实现了重金属污染“检测-吸附”一体化治理。 文中利用 St?ber法合成 DFNS,经乙烯基三乙氧基硅烷(VTES)表面修饰,引入 C=C 双键(DFNS-VTES)。 在萘酰亚胺( Naph)与苯并噻唑(BT)分子中引入 C=C 双键,并同步合成含 C=C 双键的 RAFT 链转移剂(CTA)。 通过可逆加成-断裂链转移(RAFT)乳液聚合,将 Naph,BT 与 CTA 共聚,制得荧光超支化聚合物(FL-HBP)。 基于 Heck 反应将 FL-HBP 共价接枝至 DFNS-VTES 表面,获得复合探针 FL-HBP-DFNS。 该探针对 Pb²⁺和 Hg⁺呈现荧光“开启”效应,检测限(LOD)分别达 7.34 nmol / L 和 22.94 nmol / L。 探针对 Pb²⁺的吸附效率为 94.6% ,最大吸附量为 89.7 mg / g。 FL-HBP-DFNS 实现了“检测-吸附”一体化,为重金属污染治理提供了新型智能材料,尤其适用于工业废水实时监控与修复。

摘要:文中采用熔融纺丝技术成功制备了不同质量配比的聚乳酸(PLA) / 改性聚合松香(PR-g-OLA₁₀-N⁺)抗菌纤维。通过化学接枝法将季铵盐阳离子(N⁺)与寡聚乳酸链段成功接枝至聚合松香( PR)骨架上。 差示扫描量热仪与 X 射线衍射仪分析表明,低添加量(质量分数≤2% )改性剂通过异相成核作用使 PLA 结晶度提升至 32.55% ,而高添加量(质量分数为 5% )时仍保持良好热稳定性(熔融温度 158.1 ℃)。 力学性能测试表明,2% 改性松香的加入使纤维断裂强度较纯 PLA 下降约 15% ,但断裂伸长率显著提高(23% ),材料韧性得到有效改善。 扫描电子显微镜分析显示,当改性聚合松香质量分数为 5% 时,季铵盐阳离子均匀分布于纤维表面,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率均超过99% 。 研究旨在开发兼具良好力学性能与高效抗菌活性的聚乳酸基复合纤维,并探究改性聚合松香添加量对材料结晶行为、热稳定性及抗菌性能的影响。

摘要:混合基质膜(MMMs)兼具聚合物的优异加工性和多孔填料的高选择性,在气体分离领域具有重要应用前景。然而填料与基体间的界面相容性差及填料聚集问题限制了其进一步应用。 文中以 β-酮烯胺修饰的共价有机框架材料(TpBD)为填料,聚酰亚胺(6FDA-ODA)为基体树脂,构建了一系列高性能 MMMs。 基于 TpBD 与 6FDA-ODA 之间的氢键效应,MMMs 具有良好的热稳定性(玻璃化转变温度(T_g)为 295~ 305 ℃,T_5% 为 499~ 503 ℃,T_10% 为 530~ 534 ℃)和力学性能(拉伸强度为 49~ 68 MPa,断裂伸长率为 6.35% ~ 9.12% )。 其中 5% TpBD/ 6FDA-ODA 膜呈现出卓越的气体分离性能,CO₂ 渗透性达 21.48 barrer,CO₂ / N₂ 选择性为 24.13,较纯 6FDA-ODA 膜分别提升了 79% 和 20% ,实现了渗透性与选择性的协同优化。

摘要:随着高压直流输电(HVDC)和电力电子技术的快速发展,绝缘材料电性能的长期稳定成为保障电网安全运行的核心要素。 交联聚乙烯(XLPE)与聚丙烯(PP)因其独特的性能优势,分别主导了高压电缆与电力电容器两大关键领域。 但材料会受到电场、热、氧、水分等因素的影响发生老化,导致电气性能下降。 抗氧剂能抑制氧化副反应,不仅可延缓材料老化,还会对聚烯烃的空间电荷和电导特性产生显著影响,成为调控材料电性能的重要手段之一。 文中聚焦 XLPE 和 PP 两类高需求聚烯烃材料,系统综述了抗氧剂种类对其电性能的影响及机理和基于结晶调控的抗氧剂与电性能关联机制,提出了抗氧剂功能化分子设计与界面稳定化和抗氧剂残留物定向消解 2 个未来的发展方向。

摘要:场分散技术因其非接触、高效、可调控的特点,在能源、环境、生物医学、传感器等领域展现出巨大潜力,同时也为碳系复合材料的制备和性能优化提供了新的思路。 文中系统总结了近年来场分散技术在碳系材料改性聚合物基复合材料的应用及其对材料性能的影响。 详细介绍了磁性碳材料的制备方法,包括共沉淀法、水热法等,探讨了静态和动态磁场在碳系材料改性聚合物基复合材料的应用。 分析了静态和动态电场在辅助碳材料定向排列中的作用,以及电场诱导效应的机理。 此外,提出了当前研究存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望,旨在为电场和磁场分散技术在复合材料领域的进一步研究和应用提供理论参考和实践指导。