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    摘要:
    以溶胶凝胶法制备了γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH-570)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)改性的纳米二氧化硅(SiO2);通过开环反应制备了乙烯基封端的聚硅氧烷(V-PDMS),再将两者单独及共同与丙烯酸酯类MMA 和HEMA 共聚,制备了3 种聚合物,通过提拉浸渍法将聚合物涂覆在聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜上。红外光谱表明成功制备了V-PDMS 和功能化纳米SiO2。研究了功能化纳米SiO2 的粒径与含量、V-PDMS含量对PET 膜表面性能的影响。紫外分光光度计和透光率/雾度测定仪测试表明,薄膜透光率随着SiO2 和VPDMS含量的增加而增加;接触角测试仪表明,水接触角随着两者含量的增加而增加。当共聚物中V-PDMS 的含量为40%、SiO2 含量为1%时,透光率最高达到94.5%。
    2022,38(9):7-15, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0204
    摘要:
    采用均质乳化法制备了氯化壳聚糖-海藻酸微粒,以盐酸阿霉素为模型药物,分别以Ca2+,Zn2+和Cu2+ 3 种金属阳离子为交联剂,探究了3 种交联剂形成的微粒对药物装载能力及释放性能的影响。研究表明,负载有盐酸阿霉素的氯化壳聚糖-海藻酸钙、氯化壳聚糖-海藻酸锌、氯化壳聚糖-海藻酸铜3 种微粒,其形貌圆整,大小均一,平均粒径分别为2.56 μm,2.78 μm 和1.81 μm,包封率分别为97.22%,98.01%和41.29%。在pH=6.8 的PBS 溶液中恒温恒速进行药物释放,3 组微粒都具有明显的缓释特征,且金属阳离子的种类对包封率及缓释效果都具有显著性影响。研究表明,3 种金属阳离子均可用作制备微粒的交联剂,考虑到毒性,以Ca2+和Zn2+为交联制得的微粒适宜作为药物微载体,可为盐酸阿霉素药物载体的设计提供良好的思路。
    2022,38(9):16-22, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0206
    摘要:
    采用阴离子聚合反应制备了不同微观构型的低分子量聚异戊二烯(LIR),研究了聚合反应温度、结构调节剂对聚异戊二烯微观构型的影响。应用红外光谱和核磁共振波谱分析产物结构,结果表明,反应温度越低、四氢呋喃(THF)用量越多,LIR 分子链中3,4-结构含量越高,其中THF对聚异戊二烯微观构型的影响尤为显著。差示扫描量热分析和热重分析的结果表明,随着3,4-结构含量的提高,LIR 的玻璃化转变温度和热分解温度随之升高。将上述LIR应用到炭黑补强的天然橡胶(NR)配方中,考察了LIR的微观构型对硫化胶性能的影响。结果表明,与芳烃油相比,填充LIR可改善硫化胶的拉伸性能和动态力学性能,其中高3,4-结构的LIR对改善复合材料的抗湿滑性能有利,高顺1,4-结构的LIR对改善复合材料的滚动阻力有利。
    2022,38(9):23-30, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0208
    摘要:
    设计和制备了一类具有高pH响应性的可降解聚氨酯材料,旨在作为一种智能给药载体。首先通过“硫醇-烯”点击反应合成了一种吡啶基二醇(PyDH);然后,以PyDH、聚醚酯二醇和二异氰酸酯为原料,通过缩聚反应制备了侧链含吡啶基团的聚(醚酯-氨酯)(PEEU-Py),并经溶剂挥发得到相应的薄膜材料。通过核磁共振、红外光谱、凝胶渗透色谱等对PyDH 和PEEU-Py 的化学结构进行了表征,并对PEEU-Py 膜的力学、溶胀、降解、药物缓释等性能进行了研究。PEEU-Py 膜展示出高的pH溶胀性,其在pH=1.5 介质中的平衡吸水率分别为pH=7.0 和pH=11.5 的2 倍和8 倍以上;体外药物缓释研究表明,膜材料的药物释放速率随pH值的降低而提高,其药物释放能力与材料的溶胀性能相一致。此外,细胞毒性评价表明该材料具有良好的细胞相容性。研究结果表明,PEEU-Py 作为一种受外界pH变化触发的智能开关在药物载体上有好的应用前景。
    2022,38(9):31-37, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0207
    摘要:
    以对羟基苯甲醛和对苯二胺合成了有对称结构的芳香席夫碱,将制得的席夫碱和聚四氢呋喃醚二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、2,2-二羟甲基丁酸和1,4-丁二醇反应制备了含有亚胺键的自愈合水性聚氨酯。通过核磁共振、红外光谱、差示扫描量热分析和热重分析对合成的聚氨酯薄膜进行了表征,通过划痕测试和截断再愈合测试对聚氨酯自愈合能力进行了分析。结果表明,席夫碱的物质的量为反应物总的物质的量的5%时,聚氨酯薄膜有良好的力学和自愈合性能,80 ℃愈合2 h 后,薄膜的拉伸强度为31.70 MPa,自愈合率为99.2%。
    2022,38(9):38-44, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0205
    摘要:
    针对淀粉膜材料强度低和疏水性较差的问题,文中以高直链玉米淀粉(HACS)为原料,采用“还原胺化法”在HACS分子链末端引入炔基,然后通过叠氮-炔点击化学反应得到分子链末端带正电荷的阳离子淀粉(TCS),在浇铸成膜过程中利用电场对淀粉膜的力学性能进行调控。此外,为提高淀粉膜的疏水性能,利用羟基硅油对淀粉膜进行涂饰改性。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、全数字化核磁共振谱仪(NMR)、二维小角散射(2D SAXS)等方法对TCS进行表征,FT-IR和NMR结果表明成功制备了目标产物TCS。而2D SAXS结果证实,在外加静电场的条件下,TCS薄膜中淀粉分子链趋向有序,这与力学性能测试数据相互印证(电场作用制膜的拉伸强度较无电场处理提高了52.5%)。接触角实验表明,经疏水处理后的羟丙基高直链玉米淀粉/末端阳离子淀粉(HPHACS/TCS)膜接触角提高了48.2%。因此,文中所采用的淀粉改性方法为制备高强度疏水性淀粉膜材料提供了借鉴,可拓展淀粉膜在包装材料方面的应用。
    2022,38(9):45-50, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0193
    摘要:
    采用树脂传递模塑工艺(RTM)制备了阴离子聚酰胺6 树脂和连续碳纤维(CF)增强阴离子聚酰胺6(APA6)热塑性复合材料,研究了催化剂配比对APA6 树脂转化率、结晶度和力学性能的影响。进一步探讨了纤维体积分数对连续CF/APA6 复合材料力学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的拉伸断裂形貌。结果表明,APA6 树脂转化率和结晶度随着催化剂比例增大而降低;当纤维体积分数为40%时,连续CF/APA6 复合材料的拉伸强度和弹性模量最高分别达到493 MPa 和60 GPa;SEM 分析表明,继续增加纤维体积分数(>40%),APA6 树脂基体在碳纤维中的浸润性变差,弱化的界面使增强体作用难以发挥。
    2022,38(9):51-57, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0212
    摘要:
    针对聚磷酸铵(APP)与硼酸锌-线型三嗪杂化成炭剂(MCA-K-ZB)组成的膨胀阻燃剂(IFR)在对聚丙烯(PP)阻燃中形成的炭层强度不够高、易被燃烧中气态物质气流冲破的问题,文中在IFR(m(APP):m(MCA-KZB)=3:1)中添加4A 沸石作为成炭协效剂,通过极限氧指数测试、垂直燃烧测试、锥形量热测试、热重分析、扫描电镜-能谱分析、红外光谱和激光拉曼光谱分析等方法,研究了4A 沸石对PP/IFR 的催化成炭协效作用和机理。结果表明,4A 沸石使PP/IFR 燃烧中不再出现膨胀炭层被热流或气流冲破的现象,有效降低了PP 燃烧的剧烈程度。4A 沸石可促使APP 与MCA-K-ZB 在PP 燃烧中形成芳环交联结构残炭和更多石墨化残炭,提高致密炭层厚度,以此提高炭层强度和阻燃效果。当4A 沸石质量分数为1%、IFR 质量分数为22%时,PP 的LOI 值达到33.1%,通过V-0 等级,无滴落,实现了低IFR 添加量高阻燃性的预期目标。
    2022,38(9):58-65, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0194
    摘要:
    以聚醚酰亚胺(PEI)为修饰剂,对氧化后的碳纤维(CF)进行表面修饰,并通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜(SEM)表征了表面修饰效果。结果表明,氧化处理使CF表面PEI 修饰层更加均匀。考察了PEI 和CF含量对CF增强聚碳酸酯(PC/CF)复合材料力学性能、导热性能及耐热性能的影响,发现PEI 修饰层使PC/CF复合材料的拉伸强度比未经修饰的PC/CF 提高了35.2%,维卡软化温度(VST)进一步上升了约2 ℃,热导率最大提高了13.1%。拉伸样条断面的SEM图确认了PEI 修饰层改善了复合材料的界面附着效果。结合复合材料中CF 的长度分布统计及样品断面的SEM图对PC/CF复合材料的性能表现进行了分析。
    2022,38(9):66-71, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0192
    摘要:
    采用机械砂磨剥离与非共价键表面修饰相结合的方法,制备了左旋赖氨酸(Lys)功能化接枝氮化硼纳米片(Lys@BNNS),将其作为填料通过液相混合和热压方式得到热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。采用红外光谱、热失重分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜及透射电子显微镜表征了Lys@BNNS的结构与形貌特征;采用导热仪和红外热成像仪探讨了不同填料含量对复合材料导热性能和散热速率的影响。当填料质量分数达到5%时,Lys@BNNS/TPU复合材料的热导率比纯TPU增加了160%,散热速率提高了100 s。这对于提高高度集成化电子产品的可靠性和使用寿命具有重要的意义。
    2022,38(9):72-79, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0201
    摘要:
    工业含铀废水排放导致的放射性污染严重危害环境安全和人体健康。文中制备了蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5(ICZ)复合泡沫,用于选择性吸附U(VI)。结果表明,不同原料配比制备的ICZ 泡沫中,ICZ-2 对U(VI)吸附效果最佳,是由于其兼具发达的蜂窝状结构和丰富的功能基团。与非离子印迹吸附剂比较,离子印迹吸附剂ICZ-2 能选择性识别目标离子,因此具有更高的吸附容量和选择性。吸附等温线符合Langmuir 模型,表明为均相单分子层吸附,吸附容量达280.09 mg/g;吸附动力学符合拟二级模型,表明化学吸附是控速步骤。ICZ-2 对U(VI)的吸附以功能基配位络合为主要机理。ICZ-2 吸附容量高、吸附速率快、吸附选择性好,有望用于含铀废水处理。
    2022,38(9):80-87, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0195
    摘要:
    相较于传统的湿法球磨,干法球磨剥离石墨(GT)制备石墨纳米片耗时更短,且无需任何溶剂,环保低能耗。文中选用与GT具有较强界面相互作用的聚苯乙烯(PS)和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)为固态分散介质,原位干法球磨剥离GT得到了石墨纳米片,通过密炼加工和微型注塑成型制备了PS复合材料。分析了填料在基体中的形态结构和分散状态对PS复合材料导热和力学性能的影响。实验结果表明,与未球磨GT相比,石墨纳米片与基体界面相互作用更强,分散更均匀且呈取向排列,PS 复合材料的导热性能提高了27.5%、缺口冲击强度提高了14.9%。
    2022,38(9):88-94, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0210
    摘要:
    采用反复离心纯化的方法制备出大、小橡胶粒子的胶乳样品,干燥得到天然橡胶生胶,与炭黑混炼得到相应混炼胶,研究了各样品与炭黑的相互作用及其随停放时间的变化。研究表明,小橡胶粒子胶乳所制备的天然橡胶相应混炼胶中结合胶含量较高,随停放时间延长,添加了小橡胶粒子的样品结合胶含量先上升后下降,大橡胶粒子样品结合胶含量则持续上升;扫描电子显微镜的分析结果表明,小橡胶粒子胶乳所制备的天然橡胶中炭黑分散性差,炭黑与橡胶基体相容性差,存在较多附聚体,大橡胶粒子胶乳所制备的样品中炭黑分散性则较优。差示扫描量热仪对结合胶玻璃化转变特性的分析表明,各结合胶样品在玻璃化转变前后的比热流差值随停放时间的延长先增大后减小,这是由于样品中的橡胶连续相先增加后减少。总而言之,小橡胶粒子胶乳所制备的天然橡胶相应混炼胶中所测结合胶含量更高,但与炭黑相容性差,多为受限于填料内部的包覆橡胶。
    2022,38(9):95-102, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0202
    摘要:
    根据流变性能、凝胶时间等参数确定了预浸料树脂的基础配方,并根据固化后树脂浇注体表面质量优化预浸料树脂的合成工艺,降低能耗的同时解决了双氰胺分散不均的问题。引入气相纳米SiO2组分作为增韧剂(最佳添加量为1%),增韧后树脂浇注体拉伸强度为74.41 MPa、冲击强度为20.23 kJ/m2,比原配方分别提高了72.64%和58.79%。最终确定预浸料树脂配方为E-51、E-20、NPCN704、双氰胺、二氯苯基二甲脲、气相纳米SiO2和消泡剂的质量比50:30:20:7:2:1:0.2,根据差示扫描量热分析(DSC)的非等温曲线外推法确定树脂配方的固化工艺为100 ℃/1 h+130 ℃/2 h+150 ℃/2 h。将自制预浸料树脂与商用预浸料树脂进行浇注体和复合材料的力学性能对比,结果表明,自制预浸料树脂各项性能较为优异。采用真空辅助成型工艺制备了玻纤和碳纤增强自制预浸料树脂复合材料,树脂含量分别控制在40%和35%为宜。
    2022,38(9):103-109, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0215
    摘要:
    采用超临界二氧化碳(SC-CO2)连续挤出发泡方法,研究了纳米柠檬酸锌(NZnC)对聚乳酸(PLA)发泡行为的影响。首先,采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)和压缩试验机分别研究了纳米柠檬酸锌(NZnC)、食品级柠檬酸锌(FZnC)、纳米二氧化硅(N-SiO2)、癸二酸二苯基二酰肼(TMC-300)和滑石粉(Talc) 5 种成核剂对PLA 等温结晶行为、成核剂/PLA 复合材料的微观形貌、PLA 泡沫发泡性能及压缩性能的影响。结果表明,NZnC 的PLA 等温结晶速率最快、在PLA 中分散性及相容性最佳、PLA 泡沫发泡性能及压缩性能改性效果最好。继而,研究了NZnC 含量对PLA 泡沫发泡性能及压缩性能的影响,其结果表明,NZnC 质量分数为0.5%时,PLA 泡沫的发泡性能最好(发泡倍率为31 倍、泡孔密度为3.02×109 cm-3、平均泡孔直径为17.11 μm),压缩性能也最好(压缩模量为19 MPa、压缩强度为0.35 MPa)。
    2022,38(9):110-116, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0209
    摘要:
    金属有机骨架材料CuBDC(BDC=1,4-苯二甲酸)因导电性较差限制了其应用。为了扩展CuBDC的性能及应用范围,以CuBDC作为皮克林稳定剂构筑水包二氧化碳高内相乳液(C/W HIPEs)体系,同时经水相中吡咯(Py)聚合、减压后得到具有贯穿多孔结构的金属有机骨架/聚吡咯(CuBDC/ PPy HIPE)导电整体复合物。通过红外光谱、X射线粉末衍射、扫描电镜、氮气吸-脱附等对其结构组成进行了表征;同时以四探针仪测试了该复合物的电导率;通过记录复合物在不同气体环境中的电阻变化,初步研究了其气敏响应性。结果表明,CuBDC/PPy HIPE 复合物压片的电导率为0.12 S/m,且对于多种气体表现出气体敏感性,复合物对于HCl 和氨气(NH3)的气体响应性较强,响应度分别为79和40。
    2022,38(9):117-123, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0191
    摘要:
    为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将离子液体1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐(IL)掺杂到PAN中,采用静电纺丝技术制备了PAN/IL复合压电纤维。通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射分析仪、宽频介电松驰谱仪、拉伸机、LCR测试仪等方法,对PAN/IL复合压电纤维的形貌、构象、压电性能、介电性能、力学性能及传感器的灵敏度进行表征与分析。研究结果显示,适量地添加IL,纤维排列具有一定的取向性。将IL掺杂到PAN中可使复合纤维膜的平面锯齿构象含量提高,其值最高可达93.08%,有利于PAN复合纤维膜压电性能提高。复合纤维膜的介电常数由3.40提高到6.14,介电损耗由0.05降低到0.03,应力可达4.27 MPa,制备的柔性传感器的灵敏度可达0.56 kPa-1
    2022,38(9):124-131, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0189
    摘要:
    以色胺(Tryp)、聚(丙二醇)双(2-氨基丙醚)(D-400)和多聚甲醛为原料,简单共聚制备一系列吲哚基聚六氢三嗪(IN-PHT)聚合物薄膜材料,将聚合物薄膜用MgCl2 水溶液浸泡后烘干,得到Mg2+-吲哚动态交联的聚六氢三嗪(Mg-IN-PHT)薄膜材料。元素分布图证实,Mg2+在聚合物Mg-IN-PHT 中存在且分布均匀。利用理论计算模拟、紫外可见吸收光谱法、荧光光谱法等手段证明了Mg-IN-PHT 薄膜中Mg2+与吲哚基团间形成了阳离子- π相互作用。通过循环拉伸测试表征了Mg-IN-PHT 薄膜的力学性能,测试结果表明,Mg-IN-PHT 薄膜具有较强的拉伸强度(16.1 MPa)和韧性(206.2%),明显高于IN-PHT 薄膜(11.0 MPa, 117.0%)。一方面,阳离子- π动态交联增大了聚合物网络中的交联密度,从而增强了薄膜的强度;另一方面,柔性聚合物网络受到外部刺激时易发生分子链的滑移,“ 点-面” 阳离子- π相互作用可以更容易地形成和解除,能量耗散效果较好,从而提高了材料的韧性。同时研究了薄膜材料的热稳定性变化,结果表明,Mg-IN-PHT 薄膜热分解温度(280 ℃)和玻璃化转变温度Tg(-10 ℃)均高于IN-PHT 薄膜的热分解温度(234 ℃)和Tg(-16 ℃)。另外,动态的“ 点-面” 阳离子- π相互作用赋予了Mg-IN-PHT 膜优异的可修复和可回收性能。
    2022,38(9):132-137, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0196
    摘要:
    鉴于目前电磁辐射日益严重,电磁屏蔽材料的研究与开发得到高度重视。文中通过填料铁钴合金改性碳纳米管(FeCo@CNT)和MXene 联用,以热塑性聚氨酯(TPU)为基体材料,利用二氧化碳(CO2)间歇发泡法成功制备了TPU/FeCo@CNT/MXene三明治复合泡沫材料。通过矢量网络仪分析其电磁屏蔽性能,结果表明,三明治复合泡沫材料展现出频率选择性电磁屏蔽,且屏蔽峰频率随发泡条件的变化,从9.2 GHz提高至13.0 GHz。同时,实现了电磁屏蔽材料的轻量化,在密度为0.76 g/cm3时,平均电磁屏蔽性能可达53.7 dB。
    2022,38(9):138-145, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0197
    摘要:
    锂硫电池在充放电过程中存在多硫化物的氧化还原反应动力学缓慢的现象,导致多硫化锂穿梭效应严重、电池容量衰减等问题。因此,需要高性能的电催化剂来加速锂硫电池中多硫化物的可逆转化。文中以金属配位聚合物为前驱体合成了多孔碳球负载的钴掺杂二硫化钼(pcs-Co@MoS2)材料作为多硫化物催化转化的催化剂,极大地提升了锂硫电池的循环性能。以pcs-Co@MoS2 为电极材料的电池在充电和放电过程都展现了较低的Tafel 斜率(55.47 mV/dec 和27.57 mV/dec),表明其较快的反应动力学。恒压放电测试表明,pcs-Co@MoS2 组装的电池具有较高的Li2S 沉积容量(155.07 mAh/g),体现出其更高的硫利用率。0.5 C 倍率下的充放电测试时,pcs-Co@MoS2 的初始放电比容量达到了796 mAh/g;在1 C 高倍率的循环测试中,电池容量在200圈后保持率为80%,每圈衰减率仅为0.09%。
    2022,38(9):146-151, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0213
    摘要:
    将物理交联与化学交联相结合,利用蛋白石结构光子晶体模板法制备了低化学交联的聚N-异丙基丙烯酰胺/丙烯酸(C-dots/BIS-P(NIPAm-AA))反蛋白石结构光子晶体水凝胶(IOHP(NIPAm-AA))。其中,pH 敏感性单体丙烯酸(AA)和温敏性单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)的引入赋予了IOHP(NIPAm-AA)多重刺激响应性。通过扫描电镜表征了IOHP(NIPAm-AA)的内部微观结构,探究了共聚单体AA 含量对IOHP(NIPAm-AA)的影响,并基于结构色的变化来研究IOHP(NIPAm-AA)对外部刺激的响应行为。结果表明,低化学交联的IOHP(NIPAm-AA)具有规整有序的三维大孔结构。随着共聚单体AA 用量从0.54 mL 增大到0.9 mL,IOHP(NIPAm-AA)的结构色由蓝色转为蓝绿色再变为黄绿色,同时反射光谱发生了明显的红移。IOHP(NIPAm-AA)对pH、温度和溶剂有灵敏的响应,在这些因素刺激下,IOHP(NIPAm-AA)的结构色发生显著变化,其最大反射峰波长也产生了相应的移动。因温敏性单体NIPAm 的存在,IOHP(NIPAm-AA)的结构色在近40 ℃呈现可逆的出现-消失。
    2022,38(9):152-159, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0200
    摘要:
    聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为极重要的一种导电聚合物,由于其简便的制备方法、较高的导电性能、稳定的化学性质、独特的传感机理而逐渐被应用于气体传感器领域。然而,制备具有高灵敏度、良好选择性的PEDOT:PSS 基气敏材料仍是一大挑战。文中综述了近几年来基于PEDOT:PSS 及其复合物材料的气敏元件的研究进展,重点介绍了纯相PEDOT:PSS、PEDOT:PSS 与聚合物复合材料、PEDOT:PSS 与无机半导体(金属及金属氧化物)以及与碳材料等复合材料的气敏特性及机理,总结并展望了PEDOT:PSS 及其复合材料在结构、工艺等方面的发展趋势。
    2022,38(9):160-166, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0199
    摘要:
    聚乳酸(PLA)是目前合成生物可降解高分子材料中应用量最大的塑料品种,可望逐渐部分取代石油基聚烯烃而更广泛应用于各个领域。但PLA链的手性结构决定的松弛特性和极低的结晶速率,导致其加工过程中熔体强度低、成型工艺特性不稳定以及挤出和注射成型等快速成型加工条件下呈无定形态,从而试样的耐热性、拉伸强度和模量较差。这些问题已成为PLA更大规模商品化和高性能化应用的瓶颈。文中从通过调控PLA及其共混物的等温结晶行为,特别是等温结晶速率和晶体形貌而实现结晶调控出发,综述了近年来国内外利用各类改性剂、链结构、加工流场和后处理对PLA等温结晶行为的调控及其应用方面的研究进展。
    2022,38(9):167-175, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0198
    摘要:
    随着人们环保意识的增强,生物基材料得到快速发展。生物基环氧树脂在力学性能和热性能等方面已经平替甚至超过传统的商用环氧树脂,逐渐成为石油产品的替代品。生物基环氧树脂的开发减少了对石油资源的消耗并降低了对环境的影响,因而成为近些年来研究的热点。文中综述了国内外最近几年基于植物酚,如腰果酚、丁香酚、厚朴酚、香草醛等合成生物基环氧树脂方面的研究进展,并在此基础上进行了总结和展望。
    2022,38(9):176-181, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0188
    摘要:
    聚乳酸(PLA)作为一种性能优良的生物降解材料,被用于工业、包装业及医药业等领域。随着PLA的广泛使用,其生产和消耗的数量急剧增加,最终导致废旧PLA的堆积日益严重。尽管PLA能在自然条件下降解,但降解周期过长,降解产物也无法直接进行循环再利用。通过化学回收法可将PLA材料进行解聚,生成相应的小分子产物,产物经分离、纯化后可重新作为生产PLA的单体或合成其它化工产品的原料,从而实现资源的循环利用。文中综述了近年来国内外聚乳酸(PLA)材料的化学降解回收产品的研究现状,介绍了几种主要的化学解聚方法,包括热裂解、水解、醇解、酶解及光解等,并对各方法的优缺点进行了分析与总结。最后,对PLA的化学降解进行了展望。
    2022,38(9):182-190, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0169
    摘要:
    超分子作用是一种非共价键作用,主要代表有氢键、金属配位、主客体相互作用等,大量的超分子作用聚集在一起可以形成力学强度高的动态系统。因此,基于动态超分子化学作用构筑自愈合材料引起了许多学者的研究兴趣。文中重点介绍了超分子动态化学的概念和历史,并在此基础上分别阐述了用于构筑自修复作用材料的不同超分子作用,即氢键、金属-配体、离子相互作用、主客体识别和π-π相互作用等。基于动态超分子化学作用构筑自愈合材料,为智能材料的设计和制备提供了理论基础和科学价值。
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    优先出版日期:  2022-11-23 , DOI:
    摘要:
    采用挤出发泡的方法制备了聚乙烯醇(PVA)/淀粉(St)泡沫,研究了机头压力、淀粉含量和成核剂二氧化硅(SiO2)对泡孔结构的影响,探索了定应变和变应变下泡沫的压缩特能。结果表明,挤出发泡棒材泡孔尺寸从中心到边缘呈梯度递减的趋势,提高转速能有效增大模头熔体压力,减小泡孔尺寸,提高泡孔密度。通过控制淀粉和SiO2含量调控泡沫的泡孔结构,提高SiO2含量使泡沫具有更加均匀的泡孔结构,更小的泡孔直径,而提高淀粉含量使PVA/St材料的熔体黏度下降,泡孔结构均匀性下降,泡孔壁增厚。循环压缩结果表明增加淀粉和SiO2含量可以增强泡沫的压缩强度,当淀粉含量为30 wt%,SiO2含量为3 wt%时,泡沫压缩强度达到350 KPa,回弹率达到89.4%。泡沫的能量吸收量和吸能效率随淀粉含量的增加而上升,但在定应变模式下,随循环次数增加而下降,随应变的增加而上升。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    采用可视化真空花板浇注装置对固体发动机进行浇注实验,研究浇注过程中药浆的流动状态及产生气孔的变化规律。利用Carreau模型对浇注过程中出现的不同大小、位置的气孔进行了模拟计算,得出不同条件下气孔的变化规律,将仿真结果与试验进行了对比分析,结果表明:浇注过程中药浆堆积表面不平整,药浆先在发动机底部花板对应区域堆积一定高度后再流向四周,最终在重力作用下逐渐压实、流平;在自由液面附近贴近壳体的位置会出现大量的气孔,气孔的形成位置和形态都具有随机性;通常气孔都会先由不规则形状向近似圆形过渡再逐渐变小,并最终在一定压力作用下经过流平后逐渐消失;近似圆形气孔的存在时间与气孔直径有较大相关性,气孔直径越大,消失所需时间越长;相同大小的气孔在不同位置存在时间亦有差异,底角位置气孔存在时间相对长,其次为贴近壳体位置,在药浆内部的气孔存在时间最短;对气孔消失过程的数值模拟与实验结果误差在20%以内,验证了Carreau粘度模型求解推进剂药浆中气孔变化过程的可行性。本次实验中产生的气孔经过药浆流平后最终均消失,固体推进剂完整性良好。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    本文通过溶液共混法将不同配比的石墨烯/多壁碳纳米管(GE/MWCNT)添加到天然橡胶(NR)中,制备了具有电阻-应变响应特性的GE/MWCNT/NR复合材料。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)表征了纳米碳填料在NR基体中的分散情况,研究了不同GE和MWCNT配比对材料力电性能的影响规律,通过傅里叶红外光谱(FTIR)分析了NR复合材料中纳米碳填料与基体之间的相互作用。实验结果表明:GE与MWCNT以及橡胶分子链之间的结合力促进了填料在基体中的分散,使复合材料的电阻/应变响应稳定性、灵敏性以及单调性明显优于不含GE的材料,并确定了GE和MWCNT复配比1:1时,材料各项性能最优。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    1, 2, 3-三唑鎓离子没有酸性质子,耐碱稳定性良好,使得聚三唑鎓离子液体在聚电解质碱性电池离子交换膜等领域具有较好的应用潜力。三炔正丁基-1, 3, 5-均苯三甲酸酯(TRBB)和端炔基聚乙二醇(DPPEG),与联苯二苄叠氮(BAMBP),通过1, 3-偶极环加成反应以及N-烷基化和阴离子交换反应,制备了具有高离子电导率及良好耐碱稳定性的新型超支化型聚三唑鎓盐薄膜(TDB-PTAIM)。TDB-PTAIM玻璃化转变温度(Tg)为70.8~143.6°C;质量损失10%的温度(Td10)为295~315°C;30°C最高电导率可达2.92×10-5 S/cm,在已报道的聚三唑鎓盐离子液体中处于较高水平;同时,TDB-PTAIM表现出较好的耐碱稳定性,在80°C的浓度为1 M的NaOH溶液中浸泡24 h后,仍能保持良好的力学性能,拉伸强度为25.6~57.4 MPa,下降幅度为9~41%,离子电导率下降幅度为14~23%。TDB-PTAIM兼具较好的力学性能,较高的离子电导率和较好的耐碱性能,有望应用于碱性电池离子交换膜领域。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    为了提高环氧树脂(EP)的阻燃性能,将双基阻燃剂六(4-(9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物)-羟甲基苯氧基)环三磷腈(HAP-DOPS)和六苯氧基环三磷腈(HPCTP)/9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)分别添加到EP中,在含磷量为1.8wt% 时,对比研究磷腈、磷杂菲基团在分子内和分子间双基协同阻燃对EP性能的影响,探索其阻燃规律,同时研究了不同添加量的HAP-DOPS对EP的热稳定性、阻燃性能和成炭性能的影响,并分析其阻燃机理。实验结果表明:15wt%HAP-DOPS/EP的极限氧指数(LOI)值提高至31.4%,垂直燃烧测试(UL-94)达到 V-0级;当HPCTP/DOPS/EP的含P量为1.8 wt%,PHPCTP:PDOPS=1:1时,复合体系的LOI值为31.2%,达到UL-94 V-0级,即阻燃剂HAP-DOPS和HPCTP/DOPS均能有效改善EP的阻燃性能。但HAP-DOPS在降低热释放方面更有优势,HAP-DOPS/EP的潜在火灾危险性低于HPCTP/DOPS/EP;残炭分析结果表明,HAP-DOPS/EP的成炭能力和炭层质量均优于HPCTP/DOPS/EP,在凝聚相的阻燃效果更优异。阻燃机理研究表明,HAP-DOPS通过在气相中的稀释作用、自由基猝灭作用和凝聚相中炭层的屏蔽作用共同发挥阻燃效果。因此,HAP-DOPS/EP体系中的磷腈、磷杂菲双官能团在气相和凝聚相发挥协同阻燃作用,而HPCTP/DOPS/EP则以凝聚相阻燃作用为主。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    复合材料界面的应力传递对材料的性能有着重要的影响,对于界面相的组成、结构、使用温度及强度的研究极为重要。本文对单丝复合材料界面微观测试方法进行了归纳总结,重点介绍了微观测试方法在高温下、动态载荷加载过程中、串珠纤维表征、原位检测可视化等界面表征方面的研究现状,并介绍了细观力学模型在界面失效、界面增强机理等方面的研究进展。最后分析了目前研究中界面理论的缺失以及未来的研究方向进行了合理性建议。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    将固/液复合阻燃剂硼酸锌-磷酸三(2-氯乙基)酯-氢氧化镁-氢氧化铝(ZB-TCEP-MH-ATH)引入双环戊二烯(DCPD)溶液中制备DCPD稳定分散液,并通过前端开环易位聚合(FROMP)制备阻燃聚双环戊二烯(PDCPD)复合材料。研究了复合阻燃剂的组分及含量对DCPD的聚合动力学、复合材料的热稳定性、机械和阻燃性能的影响。结果表明复合阻燃剂会影响DCPD的反应活性,降低材料的聚合焓和固化度,随着阻燃剂含量的增加,聚合焓降低程度增大,但在相同阻燃体系中材料的固化度仅受阻燃剂种类的影响,且材料的储能模量和玻璃化转变温度与材料的固化度线性相关。复合阻燃剂的引入会降低PDCPD复合材料的拉伸强度,但明显提高了材料的热稳定性、断裂伸长率、冲击强度和阻燃性,当ZB-TCEP-MH-ATH的含量为55%时,材料的极限氧指数(LOI)达41%,并通过UL-94 V-0级,材料的热释放速率峰值(pHRR)和燃烧增长速率(FIGRA)值分别仅为PDCPD的8.51%和3%,烟生成速率峰值(pSPR)降幅达80.36%,火灾性能指数(FPI)提高了8倍,具有较好的综合性能。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    溢流法水驱动弹头辅助共注塑(Overflow water-projectile assisted co-injection molding,W-PACIM-O)工艺可制取双层包覆式结构的中空管件。采用数值模拟技术分析了W-PACIM-O工艺注水阶段的界面不稳定性现象、管件壁厚分布以及内层熔体和弹头穿透行为,从而掌握W-PACIM-O的相间穿透机理。模拟结果表明:W-PACIM的湍流强度相对较小,且基本无湍流漩涡,其起始段壁厚界面不稳定性现象不明显;W-PACIM管件的总残余壁厚、外层壁厚和内层壁厚更薄,壁厚波动较小;压力水驱动弹头穿透阶段,W-PACIM工艺穿透前沿速度更高,穿透更稳定。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    为了提高聚脲(PUA)的阻燃性能,通过添加有机磷-氮阻燃剂6,6-(((磺酰基双(4,1-亚苯基))双(氮杂二基))双(噻吩-2-基亚甲基))双(6H-二苯并[c,e][1,2]氧膦6-氧化物(DOPO-N),制备了阻燃聚脲弹性体(PUA/DOPO-N);另外,分别以有机改性蒙脱土(OMMT)以及氢氧化镁(MH)作为协效剂与DOPO-N进行复配,制备了阻燃聚脲弹性体(PUA/DOPO-N/OMMT和PUA/DOPO-N/MH)。通过热重分析(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL 94)、锥形量热、扫描电镜(SEM)和拉伸测试等手段,研究了其热性能、阻燃性能、阻燃机理和力学性能。研究结果表明,PUA/20%DOPO-N的LOI值为27.0%,UL 94等级达到V-0,相比于PUA,其热释放速率峰值(pk-HRR)、总热释放量(THR)和平均有效燃烧热(av-EHC)都大幅下降。PUA/18%DOPO-N/2%OMMT和PUA/15%DOPO-N/5%MH的LOI值分别达到27.8%和28.2%,相比于PUA/20%DOPO-N,二者的pk-HRR、THR和av-EHC进一步下降。扫描电镜的分析结果表明,PUA/18%DOPO-N/2%OMMT和PUA/15%DOPO-N/5%MH燃烧后形成的炭层更加完整致密。DOPO-N和OMMT、DOPO-N和MH不仅能够发挥协同阻燃作用,而且DOPO-N、OMMT和MH的加入可以提高PUA的力学性能。
    优先出版日期:  2022-11-18 , DOI:
    摘要:
    大豆蛋白胶黏剂以植物蛋白质大分子为主要原料,自身存在分子量大、粘度高、流动性差等突出问题,同时大豆蛋白质分子结构复杂,空间位阻大,大量的高活性基团和疏水性基团被复杂大分子链段包裹遮蔽,导致大豆蛋白胶黏剂在木材表面涂布性能差、胶层界面分布不均、耐水胶合强度低,阻碍其工业化推广和应用。本文探究了造成大豆蛋白胶黏剂高粘度的分子及超分子结构机理,并综述了国内外研究人员针对降低大豆蛋白胶黏剂粘度的最新进展。通过以物理改性、化学改性和生物改性分类归纳,发现通过改变大豆蛋白的二、三、四级结构,对复杂分子结构进行疏解,可有效降低大豆蛋白胶黏剂的粘度,延长储存期,改善界面涂布性能,提高胶合强度。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI:
    摘要:
    以异甘露糖醇(IMT)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、1,4-丁二醇(BDO)、丙三醇(GI)为原料,设计合成了生物基Vitrimer材料IMT-COO。通过傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)和X-射线衍射(XRD)对其结构进行表征。通过热重分析(TGA)、示差扫描量热分析(DSC)、应力-应变曲线、动态力学分析(DMA)探究了IMT-COO材料热稳定性、玻璃转变温度、力学性能及储能模量。结果表明:IMT-COO具有良好热稳定性及力学强度,热分解温度达256 ℃,应力1.24 MPa,应变140 %。DMA测试中IMT-COO的储能模量最高达2671MPa。通过对IMT-COO的自愈合测试,表明在自愈前后各项性能无明显降低。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI:
    摘要:
    碳气凝胶是一种具有三维多尺度结构的新型轻质多孔材料,其特点是高比表面积、高孔隙率、低密度、高耐热和导电性。当前,碳气凝胶在应变传感器、超级电容器、电磁屏蔽、吸波材料、隔热防火、高效吸附等领域有广泛的应用研究。本文介绍了碳气凝胶的制备方法包括溶剂热还原法、冷冻干燥法以及模板法,综述了几种复合型碳气凝胶在应变传感器上的应用,对复合型碳气凝胶制备应变传感器的发展方向进行了展望。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI:
    摘要:
    海洋生物污损是由有机物、细菌与多种微型动植物等黏附在海洋材料表面上形成的,这对人类从事海洋活动与资源开发产生了严重的危害。本文利用带相反电荷的壳聚糖季铵盐(HACC)与海藻酸钠(SA)电荷组装制备了多糖聚电解质复合物(PEC)水凝胶膜,由于分子间的氢键作用、静电相互作用与金属配位键作用的协同效应,该水凝胶膜具有优异的力学性能(断裂强度为8.65 MPa)。此外,进一步引入四羧基苯基卟啉铁金属簇(Fe-TCPP)复合PEC制备了Fe-TCPP@HACC/SA水凝胶膜,该水凝胶膜表现出预期优异的抑菌性能(抑菌圈直径为2.5 mm)、耐蛋白吸附性能(蛋白吸附量为28.52 mg/g)与耐硅藻黏附性能(硅藻黏附比为9.17%),这使得该新型水凝胶膜具有潜在的海洋生物防污领域应用。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI:
    摘要:
    贻贝蛋白以对不同基材表面都具备优异的粘附能力而闻名。研究表明,将贻贝蛋白的功能元-邻苯二酚基团引入到合成高分子中(仿贻贝蛋白聚合物)可有效模拟贻贝蛋白的功能特性,利用这种功能特性,通过在仿贻贝蛋白聚合物引入防污组分可实现对不同基材的普适性强力粘附,是当前防污涂层领域中的研究热点之一。本文以仿贻贝蛋白聚合物的主链骨架的类型为主线,综述了近年来国内外仿贻贝蛋白聚合物在防污涂层中的应用进展,以期为研究人员探索新型的功能化的贻贝仿生材料提供有益的借鉴和指导。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI:
    摘要:
    驻极体纤维过滤材料是口罩、空气净化器、暖通空调系统过滤器等空气过滤产品的核心滤层材料,驻极纤维滤材可利用纤维与气溶胶颗粒间的静电力捕集气溶胶颗粒,表现出高效低阻过滤性能。本文介绍了驻极过滤材料的静电吸附机理、电荷表征方法,分析了驻极原料、驻极工艺和存放环境等影响驻极过滤材料电荷稳定性的因素,从构建复合膜结构、添加纳米颗粒两方面阐述了提升驻极材料带电能力和电荷稳定性的研究现状,最后提出了驻极体纤维过滤材料目前存在的问题及未来发展方向。
    优先出版日期:  2022-11-16 , DOI:
    摘要:
    将聚天冬氨酸(PASP)引入聚(丙烯酰胺-丙烯酸)中,制备了PASP/P(AA-AM)水凝胶基质,随后将该基质浸泡于FeCl3·6H2O水溶液,得到了高强度、超拉伸,灵敏度较好的新型双离子交联PASP/P(AA-AM)/FeCl3(PAAF) 水凝胶。Fe3+的引入不仅提高了PAAF水凝胶机械性能,同时也赋予了优秀的传感性能。所得的水凝胶传感器表现出优异的拉伸性能 (1125%)、良好的机械强度(802.97 kPa),出色的快速自恢复性能(几乎完全恢复),良好的抗疲劳性和较好的灵敏度(GF为3.04),可以监测不同的人体运动(例如手指、肘部和膝关节),在小应变和大应变下都具有较好的稳定性,有望应用于可穿戴柔性传感器领域,监测人体运动。
    优先出版日期:  2022-11-16 , DOI:
    摘要:
    通过硫化法制备了一种载银二氧化硅(SiO2)改性抗菌硅橡胶,并采用抑菌平板法、溶血试验及细胞毒性测试对其抗菌性能及生物安全性等进行表征和分析。结果表明,在载银SiO2抗菌剂含量为20 mg/mL时,硅橡胶对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌的抑菌率分别达到100%和66%;溶血试验表明,抗菌硅橡胶的溶血率小于5%;且细胞毒性测试结果显示其细胞毒性为0级,表明载银SiO2改性抗菌硅橡胶具有良好的抗菌性能及生物安全性。在抗菌医用导管领域,表现出广阔的临床应用前景。
    优先出版日期:  2022-11-16 , DOI:
    摘要:
    聚乙烯醇(PVA)溶液与分散在其中的石墨氮化碳(g-C3N4)纳米片通过静电纺丝技术和交联反应成功地制备了具有增强抑菌性能的可生物降解复合纳米纤维膜。对PVA/g-C3N4(P-CN)复合纳米纤维膜的微观形貌、物理性能及抗菌性能进行研究,分析了g-C3N4比例对复合纳米纤维膜的形貌及性能的影响。SEM结果表明,P-CN纤维直径为200-300 nm之间,交联后纤维直径变为1 um左右,g-C3N4含量小于3%时纳米片均匀地分布在纳米纤维的表面,同时通过拉伸和溶胀测试发现交联复合纳米纤维膜具有良好的机械性能和优良的抗溶胀性能。抑菌测试结果表明,复合纳米纤维对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌效果,随着g-C3N4含量的增加明显提高,在40,000 Lux的LED光激发10 min后培养24 h的P-CN-5的最大抗菌环直径可以达到20 mm。本文研究结果表明,P-CN复合纳米纤维膜含少量g-C3N4就具备优异的抗菌性能,未来在抗菌涂层和包装等领域有巨大的潜力。
    优先出版日期:  2022-11-16 , DOI:
    摘要:
    随着“双碳”战略目标和“节能环保”理念的实施,近年来基于绿色材料代替石化原料以及利用新技术手段实现高性能减水剂的节能制备与应用得到了显著进步和飞速发展,展现出巨大的应用潜能。为此,全文从绿色制备以及低能耗合成技术两大方面系统综述了高性能减水剂的绿色与节能制备的优势特点,归纳了化学方法和技术原理,分析了其应用效果并展望了未来发展方向,为高性能减水剂材料的绿色与节能制备方法的研究开发提供设计依据。
    优先出版日期:  2022-11-16 , DOI:
    摘要:
    本文研究了5种不同乳胶含量的天然乳胶海绵(80NR、60NR、50NR、40NR、0NR)与老化时间的关系,利用黄度指数、白度指数、交联密度、压陷密度和红外光谱图等指标对乳胶海绵的老化程度、老化特征进行探究。结果表明在老化过程中,乳胶含量越多的海绵,其黄度指数和白度指数上升和下降的速率越快,且黄度指数最后会趋于收敛;交联密度和压陷硬度有着密切关系,反应初期,交联密度上升压陷硬度下降,反应后期,交联密度和压陷密度都在持续上升;在老化的整个过程中,乳胶海绵发生了氧化反应,碳碳双键消失,同时生成了酯、醚和过氧化物,但是甲基并没有因为反应而消失。
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    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0279
    摘要:
    间戊二烯单体与苯乙烯可以通过阴离子共聚合实现特殊交替序列结构共聚物,此类材料在高抗冲击性树脂和增韧材料方面有特殊用途。本文以间戊二烯(PD)、苯乙烯(ST)和对甲基苯乙烯(MST)为共聚单体、正丁基锂(n-BuLi)为引发剂,在环己烷中通过“一步法”合成系列二元/三元共聚物,重点考察共聚动力学和共聚物微观结构。实验结果表明:聚合单体活性ST>MST>>PD,均共聚动力学显示聚合符合经典一级反应特征,共聚单体可以定量转化; 1H-NMR在线分析表明,PD/ST和PD/MST共聚单体等摩尔消耗,结合竞聚率数据推测PD倾向与苯乙烯类单体形成二元交替结构,且分析表明PD主要是1,4-加成方式嵌入主链;三元共聚合过程具有活性可控聚合特征,相对分子质量与转化率成良好的线性关系,分子量分布低于1.10;三元共聚物中间戊二烯组成(FPD = 0.5)似乎与转化率无关,但ST和MST共聚单体含量均与转化率成线性关系;基于PD特殊的二元交替共聚,推测了可能共聚合机理。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0278
    摘要:
    以聚乳酸多元醇、聚四氢呋喃二醇、异佛尔酮二异氰酸酯、二甲胺基丙胺二异丙醇等原料合成了水性聚氨酯预聚体(PLA-WPU-C-pre);利用通入的二氧化碳(CO2)和PLA-WPU-C-pre在水中反应,经搅拌乳化后得到聚乳酸基水性聚氨酯乳液(PLA-WPU);在乳液成膜过程中,以1,6-二碘己烷为交联剂实现PLA-WPU的固化交联,并得到高强抗蠕变水性抗菌聚氨酯(PLA-WPU-C)。研究探讨了聚乳酸多元醇用量、交联和退火时间对PLA-WPU-C力学性能、抗菌性能和生物降解性能的影响。结果表明,PLA-WPU-C具有较好的生物降解与抗菌性能,当聚四氢呋喃二醇与聚乳酸多元醇的摩尔比为3:1、退火时间为1 h时,交联PLA-WPU力学性能较好(27.8 MPa和384%)。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0277
    摘要:
    采用二氯磷酸苯酯、三乙胺、甲基丙烯酸羟乙酯、2-(二乙胺基)乙醇和二乙醇胺合成了自制含磷二元醇(P-2OH),以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚碳酸酯二元醇(PCDL)、端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)、含磷二元醇(P-2OH)、二羟甲基丙酸(DMPA)、季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)、双季戊四醇(Di-PE)和三乙胺合成了磷硅复合改性的水性UV固化的六臂聚氨酯。通过红外光谱和核磁共振对聚合物的合成情况进行表征。与纯WPU相比,当含磷二元醇的质量分数为21.1%、端羟基聚二甲基硅氧烷含量为12.1%时,涂膜的综合性能最佳,其耐水性增强,极限氧指数(LOI)由17.8%增加到27.5%,UL-94等级达到V-0级,残炭的石墨化程度提高,阻燃性能变好。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0276
    摘要:
    以1,4-丁二醇及不同比例的丁二酸、辛二酸为原料,合成了2种均聚酯(聚丁二酸丁二醇酯、聚辛二酸丁二醇酯)和4种聚(丁二酸-co-辛二酸丁二醇)共聚酯。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱仪、核磁共振波谱仪、差示扫描量热仪、X射线衍射仪和热重分析仪等对聚酯的分子结构、热性能、结晶性能和力学性能进行表征。结果表明,当引入60%的辛二酸单元时,共聚酯的熔点最低,结晶度最小,断裂伸长率较高且达到8 h后可完全降解,共聚酯的力学性能也变得更加优异。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0275
    摘要:
    以聚己二酸-1,4-丁二醇酯二醇(PBA)、异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、二羟甲基丙酸(DMPA)等为原料、酒石酸与聚乙二醇直接反应合成的酒石酸聚乙二醇酯(TPEG)为交联剂,制备出交联型水性聚氨酯(TPWPU)织物涂层剂。通过核磁共振和红外光谱对合成的TPEG进行了结构表征,通过粒径、吸水率、水接触角、拉伸等测试对TPWPU乳液和涂膜的性能展开分析,通过耐静水压和透湿率测试对涂层织物的防水透湿性能进行了探究。结果表明:当w(TPEG)=1.8%时,乳液平均粒径为78 nm,TPWPU涂膜吸水率为14.1%、水接触角为85.2°、抗张强度为9.7 MPa、断裂伸长率为845%,综合性能最佳,此时的TPWPU涂层织物耐静水压值为8.0 kPa、透湿率为3.2 kg/(m2·24h)。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0288
    摘要:
    为减缓废弃棉秆造成的环境压力,提高棉秆副产物综合利用,本文采用乙二醇溶剂分离棉秆中的木质素,研究了各种因素对其分离效果的影响,并分析提取物的各项性能及其对PP抗氧能力的影响。结果表明,在160 ℃下用0.8 mol/L的乙二醇溶液对棉秆处理1 h可达到最高产率84.58%;木质素改性对PP的结晶性能以及熔融和结晶温度影响不大,但是对其氧化诱导时间、流变性能和力学性能产生影响:当在PP中添加质量分数0.5%的木质素,氧化诱导时间相较纯PP试样提高38.3%,微量混合流变测试中剪切扭矩提高了25.58%,断裂伸长率降低9.34 %、冲击强度无变化。说明乙二醇法提取的木质素在PP中能够有效发挥抗氧化效果。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0268
    摘要:
    黏性食品易在包装材料表面残留,影响消费者体验的同时不利于材料的循环利用。本研究旨在结合化学合成、物理共混和压痕制备聚(L-乳酸)(PLLA)基超疏水酸奶包装膜,并考察酸奶在其表面的残留情况。首先以疏水端羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS)为引发剂,采用开环聚合制备柔性疏水三嵌段共聚物PLLA-PDMS-PLLA(PLDL)。进一步混入纳米疏水二氧化硅(SiO2)增加材料粗糙度,最后利用不同凸起直径的模板热压,构建不同的表面结构。分析了薄膜热学性能、力学性能、氧气透过性能和水蒸气透过性能等包装性能,同时观察薄膜表面微观结构,测量其接触角的大小。最后,以酸奶为对象,测试了其在不同薄膜表面的残留量。结果表明,共混膜结晶度降低,具有良好的柔韧性,最大断裂伸长率约为纯PLLA的10倍。且PDMS和纳米粒子加入后,薄膜的水蒸气和氧气阻隔性有所提高,利于酸奶的保质。PDMS引入可以将PLLA的接触角从79°提高至110°。添加0.5% SiO2并经凸起直径为80 μm的模板热压后,PLDL0.5Sμ-80的共混薄膜接触角高达153°,显示了超疏水效果,黏度为300 mPa·s的酸奶改性薄膜表面的黏附残留量降低至9.4%。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0243
    摘要:
    以铝酸酯偶联剂(ACA)为增容剂,采用熔融共混法制备聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)/聚乳酸(PLA)/ACA共混材料。利用红外光谱分析仪、熔融指数仪、差示扫描量热仪、旋转流变仪、动态力学热分析仪、扫描电子显微镜和伺服控制拉力试验机分别研究了ACA含量对PBAT/PLA共混体系结构与性能的影响。结果表明,ACA穿插在PBAT和PLA分子链间,与PBAT和PLA发生物理缠绕,增大分子间距离,提高分子链的柔顺性,增强PBAT和PBAT间的作用力,改善了两相的相容性,增加了 PBAT/PLA/ACA共混材料的拉伸韧性,断裂伸长率由250.9 %提高到410.7%。ACA具有显著的增塑效果,使共混体系的熔体质量流动速率增加,共混体系中的储存模量、损耗模量、复数黏度及PBAT和PLA的玻璃化转变温度降低,PLA的结晶度由18.8 %增加到26.6 %。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0266
    摘要:
    水中可溶有机物去除,特别是溶解染料的去除,是目前污水处理领域的重要研究课题。本文将儿茶酚和聚乙烯亚胺(PEI)在聚偏氟乙烯(PVDF)溶液中进行贻贝仿生化学沉积,向PVDF铸膜液中引入亲水聚合物单元,改善膜亲水性、调控膜孔结构,制备了带有亲水单元的PVDF杂化膜,并评价了其过滤染料水溶液的性能。红外光谱和X射线光电子能谱图均证明儿茶酚-PEI在PVDF溶液中发生了化学沉积反应;杂化膜的水接触角从纯PVDF膜的84°降至43°,膜亲水性得到改善。杂化膜表面的等电位点pH值从3.54提高到4.26,儿茶酚-PEI的化学沉积为膜表面引入了更多正电荷。化学沉积聚合物的引入降低了膜中海绵结构的厚度,增大了指状孔的直径,降低了膜阻力,提高了膜的水通量。当PEI-儿茶酚的质量分数为1.0%、固含量为16%时,膜对10 mg/L结晶紫溶液的截留大于99%,经50 h后,膜的截留率稳定在74.1%。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0265
    摘要:
    对聚醚酮酮共聚物的分子结构和热分解行为进行了详细的研究。采用红外光谱、核磁共振氢谱和核磁共振碳谱对聚醚酮酮的结构进行了分析表征,所得结果与聚合物预期分子结构相一致。由于聚醚酮酮苯环上的氢所处环境相似,化学位移相近,出现了部分峰的重叠,导致核磁共振氢谱难以准确地确定对苯和间苯的比例,但可通过核磁共振碳谱确定结构中二者的比例。通过差示扫描量热仪、热重分析和热重-红外-气质联用技术对聚醚酮酮的热分解行为进行了研究。结果表明,随着高温处理时间的延长,聚合物发生了交联,结晶能力减弱、玻璃化转变温度升高、熔点降低。与对苯/间苯的比例无关,聚醚酮酮共聚物的5%失重温度都在559~565 °C之间,并且加热至800 °C后仍具有较高的残碳量,说明具有较好的热稳定性。最后,对其热分解产物及分解机理进行了探究分析。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0262
    摘要:
    马来酰亚胺聚合物是潜在的优异的光学材料,但如果这些聚合物不能够降解,势必存在环境污染等问题。本文在笔者之前报道的双键侧含苯基硒醚的马来酰亚胺聚合物的基础上,在常规的结构表征后,利用凝胶渗透色谱(GPC)、紫外可见(UV-vis)光谱和电子自旋共振谱(ESR)进一步研究聚合物的光响应和光降解。结果表明,所制备的聚合物用紫外光照射1 h,相对分子质量都能够减少1倍,且随着光照时间的延长,相对分子质量逐渐下降,但外加相应的硒醚化合物到侧链不含苯基硒醚的马来酰亚胺聚合物中,紫外光照后并不能引起降解行为。另外,本文还研究了硒醚换成硫醚后马来酰亚胺聚合物的降解行为,发现硫醚的引入并不能使聚合物降解。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0261
    摘要:
    为研究对称角度铺设的橡胶帘线复合材料界面失效机制,采用有限元方法建立了代表性体积元,仿真橡胶帘线复合材料细观层面的应力分布,采用基于能量的Power-law准则仿真帘线与橡胶界面的损伤演化,发现界面的损伤由接触剪切应力与接触压力引起。界面初始刚度为影响界面损伤演化的重要粘接界面参数,初始刚度与界面损伤演化变量正相关。帘线夹角增大会引起帘线所受转矩增大,导致界面失效加剧。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0259
    摘要:
    单聚合物复合材料(SPC)是基体和增强体来自同种聚合物的复合材料,特别在资源循环再生和节能减排方面具有极大优势。不同于常规纤维增强聚合物复合材料的制备工艺,因为基体和增强体的同质特性,特别是相近的熔融温度,使扩展加工温度窗口成为SPC制备的关键技术问题。聚丙烯(PP)SPC具有质量轻、成本低、易回收、界面黏结性好和优良的抗冲击性能。目前,开发的PP SPC制备技术主要包括纤维/纤维布直接热压法、膜层热压法、共挤热压法、挤出辊压法、注射成型法等,在汽车护板、防弹、箱包、体育、医用护具和建筑等制品方面得到了应用。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0258
    摘要:
    本文采用全原子分子动力学模拟方法系统地研究了丙烯腈含量对丁腈橡胶玻璃化转变过程中静态结构与动力学特性的影响。静态结构包括聚合物密度和能量,结果显示,聚合物密度、非键能和扭转能在玻璃化转变过程中起重要作用。动力学特性包括主链上原子平动能力、键旋转动力学和动力学异质性。随着丙烯腈含量的增加,主链运动能力逐渐下降。同时,非键能法和扭转能法获得的玻璃化转变温度(Tg)比密度法获得的Tg要大。另外,动力学异质性法获得的Tg比键旋转动力学法或原子平动能力法获得的Tg要大。随后,根据主链原子均方涨落来区分不动原子和可动原子。并分析不同温度下体系中最大不动区域尺寸和不动区域数目,进而理解不动区域的逾渗行为。最后通过原子均方涨落直观图进一步观察不动区域的逾渗转变过程。这些结果有助于理解丙烯腈含量对丁腈橡胶玻璃化转变过程中静态结构与动力学特性的影响。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0256
    摘要:
    通过含氰基和乙炔基的苯并噁嗪(BZ-BPA)改性聚(间二乙炔基苯一甲基氢硅烷)(PSA)制备了一系列BP共混树脂。采用傅里叶变换红外光谱、旋转流变仪、差示扫描量热分析、热重分析法分析了BP共混树脂的固化行为,结果表明,噁嗪环、硅氢键、端乙炔基、内乙炔基及氰基等活性基团均参与了固化反应。BP-3固化物在N2和空气下的热失重5%的温度(Td5)及1000 ℃质量保留率分别为687.3 °C,92.1 %和582.4 °C,26.5%。石英纤维增强BP树脂复合材料(QF/BP)的力学性能和耐热性能测试结果显示,常温下弯曲强度从153.5 MPa提高至300.4 MPa、层剪剪切强度从21.6 MPa提高至35.6 MPa;400 ℃下热氧化2 h后,QF/BP复合材料力学强度保留率高于60%,600 ℃热氧化15 min后树脂结构已遭破坏;QF/BP-3的玻璃化转变温度(Tg)超过500 °C。以上结果表明,明BP共混树脂及其复合材料具有优异的耐热性能、力学性能有所提升。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0255
    摘要:
    以长链醚胺以及脂肪族不同碳链长度的二胺为原料,通过界面亲电取代反应分别合成了双氟取代的长链醚胺软段和半芳族酰胺硬段,并采用常压溶液缩聚法,将其与对苯二酚通过共聚的方式,制备了一系列新型不同硬段结构的聚酰胺弹性体。通过红外光谱(FT-IR)、核磁氢谱(1H-NMR)表征了单体以及聚合物的化学结构;差示扫描量热分析(DSC)、热重分析(TGA)测试结果表明所制备的弹性体具有优异的热性能(熔点在248-300 ℃之间,热分解温度高于380 ℃);广角X射线衍射法(WAXD)研究了其聚集态与分子结构的关系,表现为相同的结晶类型;维卡软化点分析(VST)表明该系列聚合物具有较高的使用温度;并通过拉伸实验对其拉伸强度和断裂伸长率进行了表征。结果表明该类聚合物具有优良的热性能、力学性能,其最大形变可达350%,可望作为特殊弹性体材料用于高温、腐蚀性苛刻环境。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0254
    摘要:
    以C12-14醇与环氧乙烷、环氧氯丙烷等为原料,合成了低凝固点乙二醇C12-14烷基醚缩水甘油醚(EGAGE),其环氧值为0.28 mol/100g、25 ℃下黏度为14 mPa·s、凝固点为-6.9 ℃,利用红外光谱和核磁共振氢谱对产物结构进行表征。将EGAGE与市售活性稀释剂C12-14烷基缩水甘油醚(AGE)进行详细的对比分析,分别考察二者的基本性能指标,对双酚A型环氧树脂(DGEBA)的降黏效果、固化物的力学性能、热稳定性和耐化学性及对环氧树脂泡沫性能的影响。力学性能测试表明,与纯DGEBA相比,当EGAGE掺入10%到DGEBA中,固化物的弯曲强度、冲击强度和断裂伸长率分别提升11%,72%和16%。扫描电镜分析表明,EGAGE/DGEBA断裂方式为韧性断裂,增韧效果良好。热失重和耐化学性分析结果表明,EGAGE/DGEBA热稳定性更好、耐化学性更优。加入EGAGE的环氧泡沫(EGAGE/ESF)密度为0.798 g/cm3、比强度达到102.41 N·m/kg,EGAGE/ESF具有密度小、吸水率低和比强度高的优点,在轻质复合材料领域中具有极大的应用潜力。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0252
    摘要:
    采用过氧化二异丙基苯(BIPB)作为交联剂对乙烯-醋酸乙烯共聚物(EVA)进行交联改性。红外光谱和凝胶质量分数测试证明了改性后的EVA形成了一种交联结构,其凝胶含量约为99.3%。进一步研究了EVA/硅酸盐玻璃粉(SGF)/聚磷酸铵(APP)复合体系下的基体交联程度,结果为98.8%,表明填料的添加对基体的交联反应几乎没有影响。动态流变分析表明,交联改性EVA复合材料比未改性的具有更高的剪切黏度和熔体强度。热重分析表明,交联改性能够提升复合材料的热稳定性,在质量损失为5%时的温度为329 ℃,高于未改性的311 ℃。耐火性能测试表明,交联改性复合材料的烧蚀残余物弯曲强度随烧蚀温度的升高而增大,在1000 ℃时的弯曲强度是未改性样品的1.94倍,并且在烧蚀过程中能够很好地支撑其残渣质量,扫描电镜图片也显示其陶瓷体的结构更致密、表面裂纹相对更少。因此,基体的交联改性改善了材料的耐火性能。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0251
    摘要:
    片状铁硅铝(FeSiAl)粉末由于具有较高的磁损耗和饱和磁强度而具有宽频、强吸收的电磁波吸收特性。但是,FeSiAl片层厚度较大且呈刚性的本征特性致使其在搭接时,片与片之间的相互作用力极差,因此其薄膜的力学强度和柔韧性较差,极大地限制了其在现代柔性电子器件中的应用。本文将少量水加入到芳纶纳米纤维(ANF)溶液中,诱导ANF分子链之间形成分子间氢键。通过调节水的添加量使其形成柔性水合芳纶纳米纤维网络。并将该柔性的ANF网络通过简单溶液共混的方式引入到FeSiAl薄膜中提升其力学性能和柔韧性。结果表明,当ANF的质量分数为60%时,该纳米复合薄膜兼具良好的电磁波吸收性能和柔韧性,此时,采用万能拉伸机测得纳米复合薄膜的力学强度高达136.88 MPa、断裂伸长率为4.72 %。采用电磁参数测试仪结合仿真计算得到在纳米复合薄膜的厚度仅为3 mm时,有效吸收带宽为2.84 GHz,最大吸收强度为-46.81 dB。此外,该纳米复合薄膜在反复折叠之后仍保持良好的柔韧性,该纳米复合薄膜简单且绿色的制备方式使其在下一代柔性电子器件的吸波领域具有良好的应用场景。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0250
    摘要:
    为避免树脂机械强度和自修复性能间的冲突,合成了一系列具有嵌段结构的聚硫-环氧树脂,并制备了基于该树脂的自修复弹性体/涂层,研究了修复效率的影响因素和涂层的修复性能。自修复效率测试表明,弹性体最佳的原料配比为E20环氧树脂和LP-3聚硫橡胶(摩尔比2∶1),固化剂为聚醚胺,并使用三乙胺催化修复过程。拉伸性能测试表明,固化后样品的拉伸强度为12.95 MPa,截断后经80 ℃-24 h修复可恢复93.5%,修复3次后拉伸强度未衰减。中性盐雾测试表明,聚硫-环氧自修复涂层具有良好的防腐性能,表面划痕经修复后可耐受72 h中性盐雾,完好涂层可耐168 h盐雾,具有应用潜力。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0249
    摘要:
    采用1,1,2,2-四氢全氟-1-癸醇对异佛尔酮二异氰酸酯三聚体的1个异氰酸酯基进行封端,将封端后的三聚体替代部分异佛尔酮二异氰酸酯与全氟聚醚二元醇反应,合成了不同三聚体含量的支链型含氟聚氨酯。然后将支链型含氟聚氨酯配置成漆包线漆,通过高速漆包线机将其制备成漆包线。分别采用红外光谱、热重分析仪、万能试验机和接触角测试仪等对所制备的支链型含氟聚氨酯结构、热稳定性、力学性能以及疏水性进行测试;采用电压试验仪、单向刮漆试验仪、软化击穿试验仪以及焊锡试验仪等对漆包线的击穿电压、力学性能、热性能和直焊性进行测试,探究了封端三聚体含量对聚合物结构、性能以及漆包线性能的影响。结果表明,封端三聚体占比30%(摩尔分数)的支链型含氟聚氨酯的拉伸强度可达30.50 MPa、断裂伸长率为952%、初始分解温度提高至216.6 ℃、接触角增大至96.1°,相较于普通的聚氨酯均有大幅提高;相应漆包线的击穿电压高达7033.8 V,而封端三聚体占比10%的支链型含氟聚氨酯漆包线的击穿电压最高,达到了7513.4 V,是普通聚氨酯漆包线(4719.8 V)的1.6倍。同时,力学性能、热性能和直焊性均满足聚氨酯漆包线的使用要求。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0247
    摘要:
    熟化是天然橡胶加工过程中的重要工序之一,过程中往往伴随着天然橡胶的结构与组分变化,从而引起天然橡胶性能的改变。但是,天然橡胶的结构和组分随着熟化的进行而同步发生改变,因此二者各自对天然橡胶性能的影响大小尚不明确。本文拟通过TSR 10,TSR 10CV 和 TSR 3CV不同样品来对比分析天然网络和非胶组分各自对NR性能的影响。结果表明,熟化过程中天然网络结构的增加对门尼黏度值和塑性初值的升高有较大的贡献,而非胶组分含量的减少则对其影响较小。对于未填充天然橡胶硫化胶而言,非胶组分的分解是力学性能提高的重要来源;而天然网络结构对有效交联密度和力学性能的贡献具有一定协同效应,但贡献幅度相对有限。对于填充炭黑天然橡胶硫化胶而言,3个样品的常规力学性能无明显差异,但TSR 10的整体动态疲劳性能最优,TSR 10CV其次,TSR 3CV最差。说明非胶组分的降解和天然网络结构的存在均有利于提高填充炭黑天然橡胶硫化胶的动态力学性能。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0245
    摘要:
    发展新型电化学活性分子对于各种电化学器件开发具有重要的意义。本文通过电化学工作站测试,发现了苯偶酰小分子在乙醇和水混合溶液中具有良好循环伏安可逆性,并以对苯二甲醛为单体,利用安息香缩合串联氧化脱氢反应首次制备了聚苯偶酰高聚物(DB-YHH)。傅里叶变换红外光谱、核磁共振光谱以及渗透凝胶色谱测试结果证明,DB-YHH是一类含有邻双羰基的共轭聚合物。该合成方法简单易行、原料简单易得、经济性高。电化学工作站测试结果表明,聚苯偶酰在1 mol/L KOH水系电解液中具有良好的电化学可逆性,其还原电势0.206 V vs RHE、氧化电势0.082 V vs RHE、可逆电势差124 mV。本工作开辟了安息香缩合串联氧化脱氢反应制备聚苯偶酰的新方法,可能导致一系列新型聚苯偶酰类聚合物的诞生。此外,聚苯偶酰在水系电解液中良好的电化学活性可能在各类电化学电池中具有潜在的应用。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0241
    摘要:
    将聚丙烯接枝马来酸酐(PP-g-MAH)与硬脂酸镁共混制备马来酸接枝PP镁离聚物(PP-g-MAMg),通过红外光谱与X射线光电子能谱进行表征,对PP-g-MAMg的介电性能、体积电阻率、击穿场强进行了分析研究。结果表明,随着Mg2+含量的增加,PP-g-MAMg的介电常数和介电损耗二者均先增大后减小,PP-g-MAMg的体积电阻率的变化表现为先升高后降低,击穿场强先减小后增大而后再减小。采用旋转流变仪对PP/PP-g-MAMg复合材料的流变性能进行研究。结果表明,加入PP-g-MAMg后,体系的储能模量和损耗模量与纯PP相比都有所提高,高频区比低频区更为明显;PP-g-MAMg的加入对PP的复合黏度影响较大,与纯PP比较, PP/PP-g-MAMg共混体系的复合黏度有明显的上升趋势。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0239
    摘要:
    以传递运动和动力为主要功能的齿轮在机械装备中具有举足轻重的作用。与金属齿轮相比,塑料齿轮具有质量轻、运行噪音小、耐磨性好、自润滑性能好、耐腐蚀等诸多优点,而且具有易成型、制造成本低、设计灵活等特点。与传统金属齿轮的成型制造方法相比,塑料齿轮因为塑料原料种类及性能差别较大,成型制造方法也有很大差异。通过查阅塑料齿轮相关文献资料,总结了不同塑料齿轮的特点、性能及应用,分析了注塑成型、3D打印和机加工成型等塑料齿轮的主要制造方法。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0282
    摘要:
    雷达吸波材料 (RAM)、军事装备隐身性能以及电子信息技术(IT) 的快速发展,造成了特定类型的电子环境污染,亟需研发高性能的电磁屏蔽材料。其中,聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有良好介电性、热电性、压电性、相容性和界面黏附性的高分子材料,这些优异的性能使PVDF在电磁屏蔽研究领域中被广泛研究。因此,本文综述了泡孔架构、共连续结构和层状结构等不同架构设计的PVDF基复合材料的电磁屏蔽性能,得出新型复合材料、碳系导电粒子等填料在PVDF基电磁屏蔽材料中的最新研究成果,此外,架构设计也能有效克服低导电高分子复合材料(CPCs)的过渗阈值高的问题,使电磁屏蔽复合材料满足更多场合的应用需求,其未来发展方向尤为广泛。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0287
    摘要:
    以丙烯酰胺与(2-丙烯酰胺-2-甲基)丙基磺酸(AM-AMPS 25)为成胶剂、水溶性酚醛树脂(WSPR)为交联剂为高温高盐油藏(130 ℃,41.529 g/L)研制成胶时间适宜、热稳定性好且成本低的冻胶堵剂。实验发现,尽管AM-AMPS是耐温耐盐聚合物,其与WSPR交联形成的冻胶在高温高盐下稳定性依旧较差,冻胶老化30 d后脱水收缩严重,脱水率大于95%。而额外加入1%纳米二氧化硅(Nano-SiO2)的冻胶的热稳定性得到了极大地改善,老化30 d后的脱水率不到1%。于是开展了纳米颗粒对冻胶成胶性能的影响及其强化机理进行了研究。对加入纳米颗粒前后的聚合物溶液进行动态光散射、冷冻扫描电镜分析(Cryo-SEM)和黏度变化分析,以及对加入纳米颗粒前后的冻胶进行Cryo-SEM分析。结果发现,纳米颗粒可提高聚合物溶液在高温下的黏度保留率、减小聚合物链的水动力半径、降低聚合物分子链之间纠缠的非均质性,使溶液中的聚合物分布更加均质,因而形成的冻胶网状结构也更加均质,进而提高冻胶在高温高盐下的热稳定性和持水能力。
    优先出版日期:  2022-11-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0281
    摘要:
    现代化的生产生活实践推动着水凝胶材料向高强韧力学性能方向不断发展。最近5年,通过向水凝胶中引入微相分离结构成为了十分新颖的增强增韧设计策略和高强韧水凝胶的制备亮点。文中主要综述了高强韧水凝胶的4类设计策略,即均匀网络理论、牺牲键理论、集中交联点理论、“硬-软”相结构理论及典型的水凝胶种类,并归纳出4种引发微相分离结构的制备方法,即外力取向诱发、溶剂置换诱发、温度诱发和离子扩散诱发。在此基础上,总结出具有微相分离结构高强韧水凝胶的增韧机理,并给出需要研究解决的关键科学问题及发展方向。
    优先出版日期:  2022-11-17 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0272
    摘要:
    研发生物基自修复聚氨酯材料不仅可以满足实际应用需求,也符合绿色可持续发展战略。本文采用糠胺为起始原料,合成了一种生物基呋喃二胺,与香草醛发生曼尼希反应,得到含有动态亚胺键的席夫碱。作为扩链剂与聚氨酯预聚体混合后,最终获得一种兼具自修复和可回收性的聚氨酯弹性体。通过分子设计,调节软硬段比例来控制聚氨酯的力学性能和自修复性能。通过核磁和红外证明了席夫碱的形成,差热扫描量热法、偏光共振显微镜和万能拉力试验机系统研究了可逆亚胺键的引入对弹性体自修复和可回收性能的影响。当硬段、软段和扩链剂摩尔比为3:1:2时,弹性体在80 ℃的下加热2 h,自修复效率可达97.5%。同时,动态亚胺键的存在使得材料在室温条件下即可实现再次回收。结果表明,上述聚氨酯弹性体具有优异的自修复及可回收性能,生物基席夫碱在绿色复合材料的修复再利用方面有巨大的应用潜力。
    优先出版日期:  2022-11-14 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0280
    摘要:
    天然小球藻具有独特的理化/生物特性,通过柠檬酸对小球藻进行热化学改性,制备了一种新型复合材料,并将其用作酮洛芬的药物缓释载体。通过红外光谱和扫描电镜分别对合成的柠檬酸交联固定化小球藻复合材料的结构和表面形貌进行了表征,提出了材料的合成机理。研究了不同反应温度下合成的复合材料的羧基含量、酯化率、等电荷点等表面属性,确定140 ℃为最佳的反应温度。此条件下制备的复合材料具有最大的吸水倍率,为35.8 g/g,并对溶胀介质的pH敏感。以酮洛芬为模板药物,研究了柠檬酸交联固定化小球藻复合材料的药物负载性能以及在模拟体内环境下的缓释性能,结果表明,pH=1.2和pH=6.8时,经8 h的酮洛芬的累积释放率分别为93.8 %和79.7 %,该聚合物对抗炎类药物有缓释作用,在智能药物输送方面具有潜在的应用前景。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0270
    摘要:
    以碱木质素为模板、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为改性剂,一步法成功合成了含有硅元素和碳碳双键等结构的木质素基成炭剂(MLig)。热失重分析结果表明,MLig具有较好的热稳定性能及成炭能力,明显优于未改性碱木质素。将MLig作为成炭剂,用于制备膨胀阻燃聚丙烯复合材料(MLig/IFR/PP),通过极限氧指数测定仪、垂直燃烧测定仪、热失重分析仪和电子万能试验机等分别对阻燃聚丙烯的阻燃性能、热稳定性能、力学性能等进行了研究。结果表明,当阻燃剂质量分数为30%、MLig与季戊四醇质量比为1:3时,MLig/IFR/PP的极限氧指数(LOI)值可达32%,UL-94垂直燃烧过V-0级,明显优于含未改性木质素膨胀阻燃聚丙烯(Lig/IFR/PP);同时,当阻燃剂质量分数降至25%时,MLig/IFR/PP的阻燃性能仍优于上述含30%阻燃剂的Lig/IFR/PP。此外,与Lig/IFR/PP比,MLig/IFR/PP的热稳定性能和力学性能均得到了改善,其中冲击强度提升了80%以上。由此可见,所得的木质素基成炭剂在膨胀阻燃高分子材料领域具有较好的应用前景。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0274
    摘要:
    通过静电纺丝技术制备了具备超疏水性能的PVA/PTFE/SiO2油水分离纤维膜。用SiO2颗粒对聚乙烯醇(PVA)/聚四氟乙烯(PTFE)纤维膜进行二级粗糙结构的构建,得到PVA/PTFE/SiO2复合纤维膜,用X射线衍射、疏水角测试、扫描电子显微镜、能谱、热重-差热分析、红外光谱分析及X射线光电子能谱分析对该复合纤维膜进行表征,并对其进行油水分离性及稳定性实验。结果表明,添加SiO2颗粒提高了纤维膜的疏水性能,当SiO2颗粒的质量分数为0.5%时,纤维膜的疏水角平均值达到最大158.9°;该复合膜对不同油水混合物的分离效率均在99.2%以上,循环分离20次后的效率仍保持在98.6%以上,在油水分离方面表现出巨大的应用潜力,同时也表现出优异的稳定性能。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0271
    摘要:
    采用顺丁烯二酸预处理杨木木屑反应提取得到木质素,按照不同含量与纳米纤维素机械混合,经抽滤干燥工艺制备得到纳米纤维素/木质素复合膜材料。采用扫描电镜、万能拉力机、紫外分光光度计、分光密度计和热重分析仪对材料微观形貌、力学性能、光学性能及热稳定性进行测试。结果表明,纯CNF膜表面光滑致密,木质素的添加使复合膜的表面粗糙度从19.8 nm增加到62.7 nm。随着木质素含量的增加,复合膜的抗拉强度从140 MPa降低到67.6 MPa。木质素质量分数为5%时,杨氏模量最高为7.11 GPa。同时,木质素赋予材料优异的紫外屏蔽性能,复合膜对UVA和UVB波段的屏蔽率为99.23%和100%。此外,木质素的引入提高了复合膜的热稳定性,最高热失重降解温度为313 ℃。纳米纤维素/木质素复合薄膜在食品包装、紫外线防护和农用地膜等领域显示出很高的应用潜力。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0264
    摘要:
    聚乳酸(PLA)和热塑性淀粉(TPS)是天然可再生的生物降解材料,由于PLA良好的力学性能与TPS的低成本,2种聚合物共混表现出很高的潜力。基于已发表的文献,本文首先对TPS的制备原理和淀粉的增塑改性进行了介绍,然后基于两者之间较弱的界面结合带来的限制,对PLA/TPS共混物的增容机理、增容体系的研究进展进行了综述,并讨论了天然纤维、无机纳米填料等填充物对共混体系性能的影响。随后介绍了目前研究较少的多层膜结构,为PLA/TPS体系提供了新的研究思路。最后对PLA/TPS体系潜在的发展和应用进行了展望。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0263
    摘要:
    以羽绒羽毛纤维(down feather)作为基体,在其表面合成聚多巴胺(PDA)并黏附以无机二氧化硅(SiO2)为壳材、以正十八烷为有机芯材的相变微胶囊(MEPCM),制备蓄热调温羽绒羽毛(MEPCM/down feather)。首先利用扫描电子显微镜、粒径分析仪、热重分析仪以及防泄漏测试对微胶囊的形貌结构以及性能进行表征,结果表明,制备的微胶囊平均粒径为421.9 nm且成球性能良好;该微胶囊具有良好的包覆性以及形状稳定性。其次,对蓄热调温羽绒羽毛形貌结构及性能进行了测试分析,且考察了MEPCM的添加量对羽绒羽毛性能的影响。结果表明,微胶囊均匀且有效黏附在羽绒羽毛上;当MEPCM的比例为10%制得的蓄热调温羽绒羽毛熔融温度为26.3 oC、熔融热焓为10.9 kJ/kg;且呈现良好的亲水性能、抑菌性能和热管理能力,水洗5次后,熔融热焓仍然能达到8.3 kJ/kg。
    优先出版日期:  2022-11-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0257
    摘要:
    本文通过宏观力学性能测试和微观表征方法研究了不同热处理工艺对25%短玻璃纤维(GF)增强聚酰胺66(PA66)固定板抗老化性能的影响。将不同热处理工艺下的25%GF/PA66固定板放入恒温恒湿环境中(25℃,相对湿度70%),进行定期取样测试。结果表明,热处理温度对湿热老化时的吸湿增重率有明显的影响。20 ℃水煮温度处理比100 ℃在降低固定板吸水率、强度保持率以及硬度保持率方面均具有更好的效果;“靠模”的加入使得吸湿增重率有轻微下降,总体上有利于拉伸强度和弯曲强度的保持率。但“靠模”的加入使得硬度的数值和保持率均有轻微下降。通过扫描电镜观察弯曲断裂面可以证明,4种热处理工艺下,试样在湿热老化后,玻璃纤维与PA66基体保持了良好的界面黏结强度。因此,实验结果证明“靠模”+常温水煮对25%GF/PA66固定板的吸湿增重率、拉伸强度、弯曲强度和硬度具有良好的保持效果,可有效提高GF/PA66注塑制品的抗老化性能,这为玻纤增强PA66材料的抗湿热老化研究提供了借鉴和参考。
    优先出版日期:  2022-11-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0273
    摘要:
    利用实验与数值模拟相结合的方法,本文研究了质量分数为0.3%的聚氧化乙烯(PEO)水溶液在4:1收缩微流道中的流动行为。在进行数值模拟时,借助有限元分析软件Polyflow,采用指数型Phan-Thien-Tanner(PTT)本构模型,分别对PEO水溶液在Weissenberg数分别为5.9,7.2,8.1和9.8时和在4:1直角收缩微流道、4:1圆弧过渡收缩微流道中的流变行为进行了模拟分析。结果显示,实验结果与数值模拟结果的吻合较好,表明了PTT本构模型能够很好地预测PEO水溶液在4:1收缩微流道中的流变行为。此外,还讨论了Weissenberg数和流道的几何形状对微流动行为的影响,随着Weissenberg数的增大,PEO水溶液的流速、压力和应力也随之增大,而圆弧过渡收缩口可以有效地避免涡流流动,提高挤出流场的稳定性。
    优先出版日期:  2022-11-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0269
    摘要:
    采用不同金属盐对磷钼酸铵(AMP)进行改性,并将其作为协效剂与膨胀型阻燃剂(IFR)复配用于阻燃聚甲醛(POM),对阻燃POM复合材料的阻燃性能和力学性能进行了评价,并通过锥形量热分析、热失重分析以及扫描电子显微镜等对相关阻燃作用机理进行探究。结果表明,磷钼酸铵金属盐(PMos)协同IFR阻燃聚甲醛复合材料具有优异的阻燃性能。当添加2%的PMos与28%的IFR协效阻燃POM时,不仅垂直燃烧等级(UL94)(3.2 mm)可以达到V-0等级,而且UL94(1.6 mm)也可以达到V-1等级,极限氧指数(LOI)都达到了58%以上,尤其是镁锰双离子改性AMP协效阻燃POM的LOI达到了62.1%,相对于未添加协效剂的阻燃POM复合材料,其热释放速率和总烟释放量分别下降28.8%和35.8%,并且复合材料的力学性能也有所提升。
    优先出版日期:  2022-11-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0267
    摘要:
    首先对环氧树脂进行改性,使得改性后的环氧树脂一端连有与丙烯酸酯类单体反应的双键,另一端保留可交联的环氧基,再运用结构设计思想,采用种子乳液聚合法制备了含改性环氧树脂丙烯酸酯聚合物(内核)-“惰性”丙烯酸酯(中间层)-含羧基丙烯酸酯聚合物(外壳)结构的稳定型水性环氧-丙烯酸酯复合乳液,并对乳液进行了结构表征和耐腐蚀性测试。结果表明,改性后环氧树脂与丙烯酸酯类单体成功发生了乳液聚合,制备的复合乳液既保留了环氧基又引入了羧基;含中间层的3层结构乳液稳定性和涂膜耐腐蚀性优于相同配方的常规核壳乳液,设置的“惰性”中间层起到了预期作用;中间层质量分数对复合乳液涂膜耐腐蚀性有较大影响,当中间层质量分数为26%时,温度随机多频调制差示扫描量热分析方法计算出中间层厚度为14.51 nm,涂膜在3.5% NaCl 溶液浸泡7 d后|Z|0.01Hz为1.66×104 Ω·cm2,经其涂膜覆盖的马口铁在3.5% NaCl溶液浸泡30 d后,马口铁表面铁元素含量仍保持95.29%。
    优先出版日期:  2022-11-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0248
    摘要:
    构建基于微凝胶的复合水凝胶是加快水凝胶响应速度的有效方法。为了改善自振荡水凝胶体系中存在的化学-机械振荡(C-M)延迟问题,本文通过表面含有多个双键的微凝胶作为交联剂构建微凝胶复合自振荡水凝胶。先利用乳液聚合法制备分散性良好的表面带有双键的微凝胶,再以微凝胶为交联点制备微凝胶复合自振荡水凝胶。探究了微凝胶作为自振荡水凝胶的交联剂对其存在的C-M延迟的影响。结果表明,微凝胶复合自振荡水凝胶的网孔结构疏松并且呈类球状,有利于增大其扩散系数;通过显微镜监测,在多个交联密度下,未发现C-M延迟,且振荡行为(周期和振幅)都能保持稳定。
    优先出版日期:  2022-11-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0260
    摘要:
    利用耗散粒子动力学方法,建立多肽粗粒化模型,分别研究了流场强度、多肽浓度、多肽链长、溶剂性质对多肽在微通道内压力驱动下流动行为的影响。研究发现,多肽溶液表现出剪切稀化行为,随流场强度增强,壁面附近相对浓度降低;随溶液浓度增加,通道中心处流速增大,多肽远离壁面的趋势增强;随链长、溶剂溶解能力的增加,多肽由壁面向通道中心迁移趋势增强。通过对不同条件下流场与相对浓度分布进行分析,提示不同条件对多肽微通道流动与迁移特性具有重要影响,并从流体动力学和流变学角度对多肽在不同条件下的流动与迁移机理给出解释。
    优先出版日期:  2022-11-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0230
    摘要:
    以对苯二甲酸、生物基1,3-丙二醇为原料,选用钛酸四丁酯为催化剂,通过熔融缩聚工艺在5 L不锈钢反应釜中制备了公斤级生物基聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)。研究了不同相对分子质量对生物基PTT性能的影响。采用核磁共振对所合成的PTT结构进行分析表征,采用乌氏黏度计测试聚酯特性黏度,换算得到聚酯黏均分子量在(4.7~6.3)×104之间。采用差示扫描量热法、X射线衍射仪和偏光显微镜研究了相对分子质量对结晶熔融行为的影响,结果表明,结晶度和结晶速率随着相对分子质量增加而减小,平衡熔点则随着相对分子质量的增加而升高,但均在相对分子质量高于5.5427×104达到平衡;流变测试表明,相对分子质量的增加提高了材料的弹性,降低了黏性;力学性能测试表明,所有样品在单轴拉伸时均出现二次屈服现象,屈服强度随着相对分子质量的增加而增大,断裂伸长率则先增大后减小。该研究对获得具有实用价值的高性能生物基PTT聚酯具有重要意义。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0228
    摘要:
    以棉杆木质素(LG)为原料制备尿素基改性棉杆木质素(UM-LG)、酯化木质素(EL)、间苯二胺基改性棉杆木质素(ML)等3种改性棉杆木质素,并作为聚合物改性剂,添加到聚丙烯(PP)中,研究不同改性木质素对PP阻燃和抗氧化性能的影响。结果表明,3种改性木质素对PP的阻燃和抗氧化性能都有所提升。PP中添加15% UM-LG后,与纯PP试样比较氧化诱导时间延长52.9%;在200 ℃、螺杆转速30 r/min、回流10 min下剪切扭矩提高50.58%。当PP中添加15% ML后,氧指数达到了24.9%;从扫描电镜图中可以发现,3种改性木质素的添加使得PP在燃烧过程中形成了炭层,进一步说明,改性木质素增强了PP的阻燃性能;力学性能测试表明,随着的改性木质素的添加,PP的力学性能受到一定程度的影响。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0237
    摘要:
    目前生物基改性剂的局限在于只能改善速生木材某些单一方面的性能。为提高速生材的综合使用性能,以杉木、樟子松和杨木为研究对象,采用经活性单体稀释的环氧大豆油丙烯酸酯(AESO)对其进行化学浸渍改性,比对不同工艺条件下改性木材综合性能的提升效果。通过傅里叶变换红外光谱对合成的AESO进行结构表征,利用 X射线光电子能谱仪(XPS)和扫描电子显微镜(SEM)分析AESO浸渍改性木材的微观机理。结果表明,以苯乙烯(St)为稀释剂,按m(AESO):m(St)=3:1配制的混合体系浸渍速生材并在70 ℃下固化 6 h,3种木材的综合性能均获得明显提升。改性杉木的性能提升最为显著,浸渍率为166.1%,固化增重率为157.0%,7 d抗吸水率达到了86.1%,顺纹抗压强度增加了87.2%。XPS分析结果表明,AESO浸渍体系成功渗透到木材内部,渗透方式以横向渗透为主。SEM观察到的微观形貌变化说明,改性后木材的微观结构未遭到破坏,浸渍体系填充、黏附到木材结构组织的细胞壁上并交联固化,细胞壁上的纹孔口被闭塞,极大地提高了速生材的抗吸水性和机械强度。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0232
    摘要:
    以二胺单体2,6-双(4-氨基苯基)-4-(3-(1,1,2,2-四氟乙氧基)苯基)吡啶和商品化二酸为原料,合成了3种芳香聚酰胺(PA)。通过红外光谱和核磁共振表征证实了二胺单体和聚合物的化学结构。PAs均具有良好的有机溶解性,在室温下完全溶于NMP,DMF,DMSO等高沸点有机溶剂,且在加热状态下部分溶解于THF,CHCl3等低沸点有机溶剂中;具有突出的热稳定性,玻璃化转变温度(Tg)均高于217 ℃,在N2氛围下热失重10%的温度均在512 ℃以上;光学性能良好,截止波长(λcut-off)及80%透过率的波长(λ80%)范围分别在376 ~ 391 nm和449 ~ 481 nm之间。利用分子动力学模拟计算PAs自由体积分数(FFV),阐明了聚合物引入大侧基和不对称结构有效地抑制分子链的紧密堆积,形成气体传输路径。测定PAs薄膜的He,CO2,O2和N2纯气体渗透性,3种薄膜均表现出较好的气体渗透性。与PA-1和PA-2相比,PA-3的气体分离性能最好,表现出相对高的P (He) = 11.27 barrer、低的P (N2) = 0.3294 barrer气体渗透性,使得PA-3的He/N2选择性提高,即α (He/N2) = 34.21。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0242
    摘要:
    胶原蛋白是一种天然的生物高分子材料,具有良好的生物相容性、生物可降解性以及低免疫原性,广泛应用于生物医用材料领域。基于胶原蛋白制得的多孔微球,不仅对组织有良好亲和性,还具有比表面积大、密度低、细胞黏附性好等优良特性,是一种细胞培养与药物递送系统的极佳选择。本文综述了胶原蛋白的生理性能、多孔微球的制备工艺、多孔微球用于细胞培养和药物递送的优点,总结了近十年来基于胶原蛋白的多孔微球在药物载体和细胞培养中的实际应用,并对其未来发展进行了展望。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0246
    摘要:
    通过扫描电镜表征可知,本文成功制备了具有海胆形结构的FeOOH-SiO2复合微球和梭形的FeOOH微粒。以聚醚砜(PES)超滤膜为基膜、表面共沉积聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)作为分离活性层,并利用其黏合作用将制得的粒子固定在膜表面,获得一种新型复合膜。研究了复合膜的印染废水分离处理性能,并对比了不同形貌的粒子对复合膜的抗污染和自清洁能力。研究发现,复合膜具有高水通量的同时,对甲基蓝(MB)和Na2SO4的截留率分别达到95%和3%左右,因此对染料/盐具有较好的分离性能。引入粒子作为光催化层,赋予了复合膜良好的抗污染能力和光芬顿自清洁性能。更重要的是,与梭形FeOOH粒子复合膜相比,海胆形FeOOH-SiO2微球复合膜由于FeOOH-SiO2微球本身独特的三维结构,以及与膜的活性分离层之间微小的接触面积,从而保持了复合膜在清洁过程中更好的分离稳定性,经过4个周期的光芬顿自清洁过程,通量恢复率一直稳定在98%左右。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0244
    摘要:
    为了探讨硫元素在磷杂菲基阻燃环氧树脂中的作用,将阻燃剂9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-硫化物(DOPS)按照不同添加量分别添加至环氧树脂(EP)中,以4,4’-二氨基二苯砜(DDS)为固化剂制备阻燃复合材料。采用热重(TG)、极限氧指数(LOI)、垂直燃烧(UL-94)、锥形量热(CONE)、热重-红外光谱分析(TG-IR)和扫描电镜(SEM)等手段,对比研究阻燃复合材料EP/DOPO和EP/DOPS的热稳定性、阻燃性能和成炭性能,并深入分析其阻燃机理。结果表明,当DOPO和DOPS的添加量为10 %时,EP/DOPO和EP/DOPS均达到UL-94 V-0级,LOI值分别为31.0 %和30.6 %;两者的热释放速率(HRR)、总热释放量(THR)和平均质量损失速率(av-MLR)值均低于纯EP,有效改善了EP的阻燃性能。而且,EP/DOPS的残炭量和阻燃性能均优于EP/DOPO,归因于DOPS中的P和S元素协同阻燃,能更好地促进基材脱水成炭,增强其凝聚相阻燃作用。SEM和TG-IR分析结果表明,阻燃剂DOPO和DOPS在气相和凝聚相共同发挥阻燃作用,但以气相阻燃作用为主,DOPS在凝聚相发挥的阻燃作用优于DOPO。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0235
    摘要:
    利用硫醇化合物/月桂酸复合脱硫剂,通过双螺杆熔融挤出法对废胶粉进行精准脱硫。采用渗透凝胶色谱、扫描电镜、差示扫描量热和红外光谱等研究了复合脱硫剂对脱硫橡胶脱硫效果的影响。结果表明复合脱硫剂的最佳脱硫工艺为,使用质量分数10%软化组分(糠醛抽出油)、5%脱硫组分(硫醇化合物)与5%促进组分(月桂酸),以220 ℃的脱硫温度对废胶粉进行精准脱硫,脱硫后的试样的溶胶含量可达到70.1%、相对分子质量为13105。复合脱硫剂中的糠醛抽出油可以促进废胶粉溶胀,硫醇化合物中的巯基能精准作用于C-S,S-S和多S键并使其断裂,月桂酸通过润滑作用可促进脱硫反应的进行,三者复合后的脱硫剂能够实现废胶粉的精准脱硫。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0220
    摘要:
    天然高分子水凝胶因其良好的生物相容性和可降解性、材料简单易得等优点受到了研究者的广泛关注,其中自修复天然高分子水凝胶具有自主修复损伤、保持结构和性能完整、长期使用功能稳定等独特优势,近年来已成为生物医学和组织工程等领域的研究热点。该综述主要介绍了胶原蛋白、纤维素、壳聚糖和透明质酸自修复天然高分子水凝胶,以及具有温度、pH和光刺激响应性的自修复水凝胶的最新研究进展,总结了自修复水凝胶的愈合机理,并对其面临的挑战和未来发展方向进行了展望。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0225
    摘要:
    酚醛树脂是集耐热、阻燃、耐腐蚀等多种性能于一体的优质树脂材料,广泛应用于国防、航空航天、建筑等领域,但其结构中的羟甲基等不稳定结构易氧化、固化时产生小分子,限制了其在特殊领域的应用,因此,对于酚醛树脂的结构改性研究一直是重要研究方向,特别是不饱和脂肪烃改性酚醛树脂。本文综述了国内外关于不饱和脂肪烃(烯基和炔基)改性酚醛树脂的研究现状,主要介绍了烯基改性酚醛树脂和炔基改性酚醛树脂的合成机理、结构及性能。
    优先出版日期:  2022-10-30 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0218
    摘要:
    本文介绍了近年来自修复超疏水涂层的研究进展,总结了自修复超疏水涂层的多种制备方法,主要介绍了本征型和外援型2种自修复超疏水涂层,其中外援型主要介绍了由pH引发、温度引发和光引发的自修复超疏水涂层;本征型重点介绍了基于超分子聚合物的自修复超疏水涂层。同时介绍了自修复超疏水涂层在金属防腐、自清洁、防污、防冰、油水分离等诸多领域的应用,最后展望了自修复超疏水涂层的发展前景。
    优先出版日期:  2022-10-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0206
    摘要:
    采用阴离子聚合反应制备了不同微观构型的低分子量聚异戊二烯(LIR),实验研究了聚合反应温度、结构调节剂对聚异戊二烯微观构型的影响,应用红外光谱和核磁共振波谱分析产物结构,结果表明,反应温度越低、四氢呋喃(THF)的用量越多,LIR分子链中3,4-结构含量越高,其中THF对聚异戊二烯微观构型的影响尤为显著。差示扫描量热分析和热重分析的结果表明,随着3,4-结构含量的提高,LIR的玻璃化转变温度和热分解温度随之升高。将上述LIR应用到炭黑补强的天然橡胶(NR)配方中,实验对比LIR的微观构型对硫化胶性能的影响。结果表明,与芳烃油相比,填充LIR可改善硫化胶的拉伸性能和动态力学性能,其中高3,4-结构的LIR对改善复合材料的抗湿滑性能有利,高顺1,4-结构的LIR对改善复合材料的滚动阻力有利。
    优先出版日期:  2022-10-20 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0032
    摘要:
    近年来,Janus亲/疏复合材料因其特殊的润湿结构受到广泛关注。随着人们对Janus亲/疏复合材料认识和研究的不断深入,相应的制备技术愈发成熟,其应用领域也在不断扩大。本文简单介绍了Janus亲/疏复合材料的定向运输机制;重点总结了Janus亲/疏复合材料的制备方法,其中包括静电纺丝法、材料复合法、相分离法、光化学改性法、化学沉积法等,并对各种方法的优缺点进行了对比分析,同时对Janus亲/疏复合材料应用研究进行了归纳总结。最后,对Janus亲/疏复合材料的制备技术及其应用领域进行了展望。
    优先出版日期:  2022-10-18 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0216
    摘要:
    为降低熔喷纤维的直径,设计了带有空气加速器的新型模头,并考察了空气加速器结构对其下方流场的影响。借助Fluent软件对新型模头的气流场进行了数值计算,分析了流场中的空气速度和空气温度分布规律。研究结果表明,空气加速器结构对流场性能具有很大的影响。当空气加速器间距减小、空气加速器高度增加、空气加速器倾角减小、空气加速器侧面为内圆弧状时,纺丝线上的空气速度峰值增大、空气温度提高。综合对比,在空气加速器间距为20 mm、空气加速器高度为30 mm、空气加速器倾角为60°、空气加速器侧面为内圆弧状的条件下,新型模头下方流场中的气流速度极值最大、气流温度更高。
    优先出版日期:  2022-10-17 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0201
    摘要:
    工业含铀废水排放导致的放射性污染严重危害环境安全和人体健康。本研究制备蜂窝状离子印迹壳聚糖/ZSM-5(ICZ)复合泡沫,用于选择性吸附U(VI)。结果表明,不同原料配比制备的ICZ泡沫中,ICZ-2对U(VI)吸附效果最佳,是由于其具有兼具发达的蜂窝状结构和丰富的功能基团。与非离子印迹吸附剂比较,离子印迹吸附剂ICZ-2能选择性识别目标离子,因此具有更高的吸附容量和选择性。吸附等温线符合Langmuir模型,表明为均相单分子层吸附,吸附容量达280.09 mg/g;吸附动力学符合拟二级模型,表明化学吸附是控速步骤。ICZ-2对U(VI)的吸附以功能基配位络合为主要机理。ICZ-2吸附容量高、吸附速率快、吸附选择性好,有望用于含铀废水处理。
    优先出版日期:  2022-10-17 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0200
    摘要:
    聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT:PSS)作为极重要的一种导电聚合物,由于其简便的制备方法、较高的导电性能、稳定的化学性质、独特的传感机理而逐渐被应用于气体传感器领域。然而,制备具有高灵敏度、良好选择性的PEDOT:PSS基气敏材料仍是一大挑战。本文综述了近几年来基于PEDOT:PSS及其复合物材料的气敏元件的研究进展,重点介绍了纯相PEDOT:PSS、PEDOT:PSS与聚合物复合材料、PEDOT:PSS与无机半导体(金属及金属氧化物)以及与碳材料等复合材料的气敏特性及机理,总结并展望了PEDOT:PSS及其复合材料在结构、工艺等方面的发展趋势。
    优先出版日期:  2022-10-17 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0198
    摘要:
    随着人们环保意识的增强,生物基材料得到快速发展。生物基环氧树脂在力学性能和热性能等方面已经平替甚至超过传统的商用环氧树脂,逐渐成为石油产品的替代品。生物基环氧树脂的开发减少了对石油资源的消耗并降低了对环境的影响,因而成为近些年来研究的热点。本文综述了国内外最近几年基于植物酚,如腰果酚、丁香酚、厚朴酚、香草醛等合成生物基环氧树脂方面的研究进展,并在此基础上进行了总结和展望。
    优先出版日期:  2022-10-17 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0199
    摘要:
    聚乳酸(PLA)是目前合成生物可降解高分子材料中应用量最大的塑料品种,可望逐渐部分取代石油基聚烯烃而更广泛应用于各个领域。但PLA链的手性结构决定的松弛特性和极低的结晶速率,导致其加工过程中熔体强度低、成型工艺特性不稳定以及挤出和注射成型等快速成型加工条件下呈无定形态,从而试样的耐热性、拉伸强度和模量较差。这些问题已成为PLA更大规模商品化和高性能化应用的瓶颈。本文从通过调控PLA及其共混物的等温结晶行为,特别是等温结晶速率和晶体形貌而实现结晶调控出发,综述了近年来国内外利用各类改性剂、链结构、加工流场和后处理对PLA等温结晶行为调控及其应用方面的研究进展。
    优先出版日期:  2022-10-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0193
    摘要:
    采用树脂传递模塑工艺(RTM)制备了阴离子聚酰胺6树脂和连续碳纤维(CF)增强阴离子聚酰胺6(APA6)热塑性复合材料,研究了催化剂配比对APA6树脂转化率、结晶度和力学性能的影响。进一步探讨了纤维体积分数对连续CF/APA6复合材料力学性能的影响,并采用扫描电镜(SEM)观察了复合材料的拉伸断裂形貌。结果表明,APA6树脂转化率和结晶度随着催化剂比例增大而降低;当纤维体积分数为40%时,连续CF/APA6复合材料的拉伸强度和拉伸模量最高分别达到493 MPa和60 GPa;SEM分析表明,继续增加纤维体积分数(>40%),APA6树脂基体在碳纤维中浸润性变差,弱化的界面使增强体作用难以发挥。
    优先出版日期:  2022-10-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0192
    摘要:
    采用机械砂磨剥离与非共价键表面修饰相结合的方法,制备了左旋赖氨酸(Lys)功能化接枝氮化硼纳米片(Lys@BNNS),然后将其作为填料通过液相混合和热压方式得到热塑性聚氨酯(TPU)复合材料。采用红外光谱、热失重分析仪、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、扫描电子显微镜以及透射电子显微镜表征了Lys@BNNS的结构与形貌特征;采用导热仪和红外热成像仪探讨了不同填料含量对复合材料导热性能和散热速率的影响。当填料质量分数达到5%时,Lys@BNNS/TPU复合材料的热导率比纯TPU的增加了160%,散热速率提高了100 s。这对于提高高度集成化电子产品的可靠性和使用寿命具有重要的意义。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0191
    摘要:
    为提高聚丙烯腈(PAN)纤维膜的压电性能,将离子液体1-烯丙基-3-丁基咪唑四氟硼酸盐(IL)掺杂到PAN中,采用静电纺丝技术制备PAN/IL复合压电纤维。通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射分析仪、宽频介电松驰谱仪、拉伸机、LCR测试仪等方法,对PAN/IL复合压电纤维的形貌、构象、压电性能、介电性能、力学性能及传感器的灵敏度进行表征与分析。研究结果显示,适量的添加IL,纤维排列具有一定的取向性。将IL掺杂到PAN中可使复合纤维膜的平面锯齿构象含量提高,其值最高可达93.08%,有利于PAN复合纤维膜压电性能提高。复合纤维膜的介电常数由3.40提高到6.14,介电损耗由0.05降低到0.03,应力可达4.27 MPa,制备的柔性传感器的灵敏度可达0.56 kPa-1。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0190
    摘要:
    本文提出一种超声波与可调正应力协同作用的新型混合方法及相应装置。通过调节该装置内定子和转子轴之间的偏心距(e2)可以调控物料受到的压缩/拉伸应力大小以适合不同的材料体系,同时改变偏心距(e2)还可调节熔体厚度以匹配超声波的有效作用范围,实现了超声波与正应力协同的熔融混合。利用该装置制备了尼龙6(PA6)/碳纤维(CF)复合材料。扫描电镜和光学显微镜图像表明,在超声波和正应力的协同作用下CF(质量分数25%)均匀分散在基体中且纤维平均保留长度达到291 μm;施加超声波后 复合材料的拉伸强度和模量分别提高41.4%与30.4%;适当的超声作用使得复合材料电导率提升到8.76×10-3 S/m且逾渗阈值下降超过5%。新设备为高性能聚合物基纤维增强复合材料的制备提供了新途径。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0189
    摘要:
    以色胺(Tryp)、聚(丙二醇)双(2-氨基丙醚)(D-400)和多聚甲醛为原料,简单共聚制备一系列吲哚基聚六氢三嗪(IN-PHT)聚合物薄膜材料,该聚合物薄膜经MgCl2水溶液浸泡后烘干,得到Mg2+-吲哚动态交联的聚六氢三嗪(Mg-IN-PHT)薄膜材料。元素分布图证实,Mg2+在聚合物Mg-IN-PHT中存在且分布均匀。利用理论计算模拟、紫外可见吸收光谱法、荧光光谱法等手段证明了Mg-IN-PHT薄膜中Mg2+和吲哚基团间阳离子-π相互作用的形成。通过循环拉伸测试表征了Mg-IN-PHT薄膜的力学性能,测试结果表明,Mg-IN-PHT薄膜具有较强的抗拉强度(16.1 MPa)和韧性(206.2%),明显高于IN-PHT薄膜(11.0 MPa, 117.0%)。一方面,阳离子-π动态交联增大了聚合物网络中的交联密度,从而增强了薄膜的强度;另一方面,柔性聚合物网络受到外部刺激时易发生分子链的滑移,“点-面”阳离子-π相互作用可以更容易地形成和解除,能量耗散效果较好,从而提高了材料的韧性。同时研究了薄膜材料的热稳定性变化,结果表明,Mg-IN-PHT薄膜热分解温度(280 °C)和玻璃化转变温度Tg(-10 °C)均高于IN-PHT薄膜热分解温度(234 °C)和Tg(-16 °C)。另外,动态的“点-面”阳离子-π相互作用赋予了Mg-IN-PHT膜优异的可修复和可回收性能。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0188
    摘要:
    聚乳酸(PLA)作为一种性能优良的生物降解材料,被用于工业、包装业及医药业等领域。随着PLA的广泛使用,其生产和消耗的数量急剧增加,最终导致废旧PLA的堆积日益严重。尽管PLA能在自然条件下降解,但降解周期过长,降解产物也无法直接进行循环再利用。通过化学回收法可将PLA材料进行解聚,生成相应的小分子产物,产物经分离、纯化后可重新作为生产PLA的单体或合成其它化工产品的原料,从而实现资源的循环利用。本文综述了近年来国内外聚乳酸(PLA)材料的化学降解回收产品的研究现状,介绍了几种主要的化学解聚方法,包括热裂解、水解、醇解、酶解及光解等,并对各方法的优缺点进行了分析与总结。最后,对PLA的化学降解进行了展望。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0185
    摘要:
    为了研究干摩擦条件下聚醚醚酮(PEEK)和纳米二氧化硅(nano-SiO2)填充改性聚四氟乙烯(PTFE)复合材料的摩擦磨损机理,采用共混-冷压-烧结的工艺制备了试样,在LSR-2M型往复摩擦磨损实验机上进行摩擦磨损试验。利用扫描电子显微镜(SEM)和非接触式白光干涉3D轮廓仪表征了对偶表面转移膜及磨痕的微观形貌,X射线光电子能谱分析(EDS)了对偶表面的元素分布,从微观角度揭示了PTFE复合材料的摩擦磨损机理。结果表明,单独填充PEEK和纳米SiO2填料后,PTFE复合材料的摩擦磨损性能均可得到改善。其中,20%PEEK-PTFE复合材料的体积磨损率仅为2.6×10-6 mm3/(N·m),15%PEEK-PTFE复合材料的平均摩擦系数为0.18。PEEK减磨效果优于纳米SiO2,PEEK和纳米SiO2复配填充能够协同改进PTFE复合材料的摩擦学性能。经过5 h磨损,15%PEEK-PTFE复合材料体积磨损率下降至2.7×10-6 mm3/(N·m),3%纳米SiO2-15%PEEK-PTFE复合材料的体积磨损率下降至4.3×10-6 mm3/(N·m)。增大对偶表面粗糙度后,2种复合材料的体积磨损率均增大,而平均摩擦系数均减小。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0182
    摘要:
    本研究以铜丝作为喷头电极,设计并搭建了一套线型自由液面静电纺丝实验装置。采用L9(34)正交实验方案,研究了聚合物溶液浓度、工作电压、纺丝距离、喷头转速4个主要工艺参数对聚偏氟乙烯(PVDF)纳米纤维形貌及其分布的影响,建立了工艺参数与纳米纤维平均直径间的多元二次回归方程并进行了单因素影响分析。正交实验中获得的纳米纤维平均直径(MFD)为192~443 nm、相对标准偏差(RSD)为32.5%~53.8%。研究结果表明,在一定条件下,PVDF纳米纤维的平均直径随着聚合物溶液浓度和工作电压的增加而增加、随着纺丝距离和喷头转速的增加而减小。通过方差和极差分析法可知,聚合物溶液浓度对纳米纤维的平均直径影响最大,随后是纺丝距离和喷头转速的影响,而工作电压对纳米纤维平均直径的影响程度较低。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0181
    摘要:
    本文采用单电子转移活性自由基聚合法(SET-LRP)合成星形嵌段聚合物,以改性环糊精(Br-β-CD)为引发剂、溴化亚铜/三-(2-二甲氨基乙基)胺(CuBr/Me6TREN)原位歧化得到的初生零价铜(Cu0)及二价铜与配体的络合物(CuIIBr2/Me6TREN)为催化体系,在室温下成功实现了N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DMAEMA)的水相活性自由基聚合。通过扩链反应(DP=50~100)研究了该聚合反应的活性特征。结果表明,单体转化率在30 min内可达100%且聚合产物分子量分布(PDI)小于1.55。为了证明这一方法可制备多嵌段刺激响应性的凝胶材料,通过连续加料链延伸的方法,分别加入温敏单体NIPAM和温度及pH双重刺激响应单体DMAEMA,合成了嵌段聚合物PNIPAM100-b-PDMAEMA100。产物只需要在最后一步提纯,链延伸后的PDI均小于1.55。用核磁共振和红外光谱对聚合物结构进行了表征。所得的刺激响应聚合物在选择性溶剂中自组装,用浊度法和透射电镜研究了星形共聚物的响应行为,可组装成立体楔形结构及球形结构,且星形聚合物具有良好的抗疲劳性。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0180
    摘要:
    聚乳酸(PLA)和聚β-羟基丁酸酯(PHB)应用于环保、可降解生物材料,玄武岩纤维是可再生资源基与生物可降解聚合物共混的潜在加固材料,因此,制备能够替代石油基塑料的环保、可降解的高性能生物复合材料,将成为很有意义的研究。以聚乳酸(PLA)、聚β-羟基丁酸酯(PHB)和玄武岩纤维(BF)为原料,通过一步反应熔融共混工艺,注塑成型制备出BF/PLA/PHB复合材料。探究含有不同含量BF的PLA/PHB基体复合材料的力学、热以及流变性能的影响。通过拉伸测试,BF/PLA/PHB复合材料中BF的质量分数增加到10%时,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率虽然达到最大,但上升幅度明显减弱。通过X射线衍射以及差示扫描量热分析得出,加入的BF在PLA/PHB基体当中起到异相成核的作用,提升了PLA/PHB基体材料的结晶度,复合材料中BF质量分数超过5%时,结晶度提升明显减弱,达到阈值。通过旋转流变仪表征得出复合材料BF/PLA/PHB中BF质量分数增加到2%时,达到流变渗流阈值,继续增加BF含量,其复合材料的复数黏度将会显著提升,流动性差,不利于工程应用加工。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0179
    摘要:
    隔膜是锂离子电池的重要组成部分,制备高性能的隔膜是提升电池性能的一个重要途径。本文通过化学交联方法制备了可用于锂离子电池的纤维素隔膜,即醋酸纤维素(CA)和交联剂六亚甲基二异氰酸酯(HDI)经缩合反应形成交联结构的纤维素基膜。结果表明,与商用聚乙烯隔膜相比,该膜拥有优异的热稳定性、机械强度和电化学性能,在200 ?C下加热30 min几乎不发生热收缩,拉伸强度可达30.70 MPa,其组装的锂离子电池也拥有良好的循环充放电性能,在0.5 C/0.5 C的充放电条件下循环100 圈后电池放电比容量可保持95 %。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0178
    摘要:
    为了安全有效地延长食品保质期,利用玉米醇溶蛋白和酪蛋白酸钠的特性,通过pH驱动法来制备负载香芹酚的复合纳米粒子。玉米醇溶蛋白/酪蛋白酸钠复合纳米颗粒对香芹酚有良好的包封率(77.96%~82.19%)。傅里叶变换红外光谱和差示扫描量热分析表明,香芹酚被成功负载;扫描电子显微镜结果显示,复合纳米粒子分布规律,呈球形,粒径范围为50~200 nm,并且具有较强的抗氧化活性和抗菌性能。将该复合纳米颗粒应用于食品包装中时,可有效地抑制食品腐败变质,从而延长食品的保质期,在食品工业中领域具有潜在的应用前景。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0173
    摘要:
    采用化学发泡注塑成型技术制备了聚酰胺6(PA6)发泡复合材料,分别以玻璃纤维、滑石粉以及玻纤/滑石粉为增强剂,探究了玻纤长度及含量、滑石粉粒径及含量、玻纤/滑石粉对材料力学性能、流变特性、发泡行为、耐热性能和密度的影响。结果表明,玻璃纤维能有效提高材料的力学性能、耐热性能,改善流变性能,进而增强其可发性,其中,长度为3 mm的玻纤最有利于提升复合材料各方面性能,但PA6/GF复合材料密度过大,不利于轻量化;滑石粉(Talc)虽然对复合材料各项性能的改善有限,但PA6/Talc复合材料密度较小,有利于轻量化; GF/Talc复合体的各组分之间能互补协同,克服了单一组分填料的缺点,尤其是当PA6/GF/Talc的质量比为70/20/10时,复合材料获得较高强度的同时兼具轻量化,综合性能良好。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0172
    摘要:
    为进一步拓展气凝胶材料的功能性应用,使其在建筑隔热及节能领域有更为广泛的应用,以三聚氰胺海绵(MF)作为骨架支撑,通过真空吸附颗粒改性的相变微胶囊(MEPCM),并通过原位溶胶法原位生长硅基气凝胶,制得负载相变微胶囊的三聚氰胺/二氧化硅柔性气凝胶(PMS)。研究了相变微胶囊负载量及凝胶温度对复合材料结构及性能的影响。通过扫描电子显微镜结果分析可知,相变微胶囊吸附于MF骨架内部,气凝胶颗粒在微胶囊及表面生长,比表面积在159~608 m2/g变化,具有1~5 nm和10~50 nm多级孔径。通过差示扫描量热分析可知,PMS的相变温度与建筑保温隔热相适应,相变焓可达到75.05 J/g,经过多次循环后热焓值损失极小。复合材料形成稳固的宏观结构,力学性能明显提升,为其在建筑热控领域应用奠定基础。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0171
    摘要:
    聚己二酸对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)由于其低熔体强度、低模量使其在发泡过程中易发生泡孔塌陷、收缩等问题。本文利用熔点较高的聚乳酸(PLA,175 ℃)与熔点较低的PBAT(125 ℃)在180 ℃共混后以超临界二氧化碳(scCO2)为发泡剂,采用升温法(50 ℃浸渍、130 ℃发泡)制备了不黏结的PBAT/PLA发泡珠粒。旋转流变仪结果表明,随着PLA含量的增加,低频下共混物的储能模量和黏度均增加;差示扫描量热仪和偏光显微镜结果表明,发泡过程中不熔的PLA晶体与scCO2促进了共混物的结晶;扫描电子显微镜和发泡实物图表明,随着PLA含量的增加,共混物发泡珠粒的泡孔密度和体积膨胀率先增加后减小,平均泡孔尺寸减小。PLA质量分数为5%时,泡孔密度最大达7.489×107 cm-3、体积膨胀率达9.47倍、收缩率低至5.6%,发泡珠粒表面光滑。该法在不损失PBAT降解性的基础上,通过升温法工艺并辅助少量PLA改善PBAT泡孔形态和抗收缩性能,为工业化生产提供了简单方法。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0170
    摘要:
    采用原位共聚合方法将含磷的阻燃剂引入聚酰胺66(PA66)分子链中进行阻燃改性,制备得到了原位共聚阻燃聚酰胺66(FR-PA66),经测试所有样品均通过了UL-94的V-0级别,且阻燃剂质量分数为6%时,LOI值提高到28%。同时,运用傅里叶变换红外光谱分析、X射线衍射分析、差示扫描量热分析、力学性能分析和偏光显微镜等方法,表征了阻燃改性后FR-PA66的结构、结晶行为变化及力学性能。研究表明,由于阻燃剂的引入,FR-PA66分子链受苯环的空间位阻影响,柔性有所降低,导致FR-PA66结晶速度减慢、结晶温度降低,形成晶粒尺寸较小,而晶型结构并未改变;随着阻燃剂含量的增加,FR-PA66的结晶能力和力学性能有进一步下降的趋势。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0169
    摘要:
    超分子作用是一种非共价键作用,主要代表有氢键、金属配位、主客体相互作用等,大量的超分子作用聚集在一起可以形成机械强度高的动态系统。因此,基于动态超分子化学作用构筑自愈合材料吸引了许多学者的研究兴趣。本文重点介绍了超分子动态化学的概念和历史,并在此基础上分别阐述了用于构筑自修复作用材料的不同超分子作用,即氢键、金属-配体、离子相互作用、主客体识别和π-π相互作用等。基于动态超分子化学作用构筑自愈合材料,为智能材料的设计和制备提供了理论基础和科学价值。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0168
    [摘要] (204) [HTML] (0) [PDF 2.23 M] (107)
    摘要:
    以商业酚醛树脂为原料,介绍了一种工艺简单、制备周期短、低成本的低温溶胶-凝胶聚合和常压干燥工艺制备酚醛树脂气凝胶的方法。使用3种酚醛树脂(低黏度钡酚醛、普通热塑性酚醛和硼酚醛)在醇溶剂中制备了3个系列的凝胶。采用扫描电子显微镜、比表面积及孔隙率分析仪和红外光谱分析了所制备气凝胶的骨架结构和孔结构以及合成机理。所制备的多孔纳米酚醛树脂气凝胶密度低至0.17~0.23 g/cm3、压缩强度为0.68~0.80 MPa,热导率为0.039~0.046 W/(m·K)。研究表明,酚醛树脂与醇溶剂之间有较强的选择匹配性,轻质多孔的钡酚醛树脂气凝胶只能在乙醇中合成,热塑性酚醛树脂在正丙醇溶剂得到的气凝胶结构更均匀。然而,硼酚醛树脂由于固化温度过高,难以通过该方法获得气凝胶材料。这种低成本、简捷的气凝胶制备工艺对实现酚醛树脂气凝胶的大尺寸制备和产业化发展具有重要意义。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0162
    摘要:
    采用浸没沉积法,借助浸没液中聚偏二氟乙烯(PVDF)的黏结性,将纳米SiO2沉积在膜表面。利用SiO2表面的硅羟基与十八烷基三甲氧基硅烷(OTMS)水解后的硅羟基进行自组装反应,制备了超疏水膜蒸馏用膜。研究了浸没液中PVDF浓度、SiO2含量对膜性能的影响。当PVDF的质量分数为0.3%、纳米SiO2质量分数为0.5%时,改性膜的性能最佳,扫描电镜结果表明,膜表面由PVDF微晶和纳米SiO2组成了多孔连续粗糙结构,接触角达到156.5°,经过180 min的超声处理和48 h强碱浸泡,膜表面依然具有超疏水性能。在NaCl和十二烷基硫酸钠(SDS)混合溶液、NaCl和腐殖酸(HA)混合溶液的DCMD测试中,改性膜具有稳定的通量和截留,而原膜在污染物SDS和HA的影响下,通量和截留出现了下降,改性膜具有良好的抗润湿性能和抗污染性能。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0161
    摘要:
    通过阴离子聚合向聚乙烯醇(PVA)引入聚二甲基硅氧烷,制得以碳为主链、硅氧烷为侧链的亲水性共聚物(PVA-PDMS-OH)。与正硅酸四乙酯进行脱醇硫化制备耐碱性的交联共聚物,提高了纯PVA-PDMS-OH的耐热和疏水的特性。使用PVA-PDMS-OH的硫化涂层覆盖改性聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜片表面,发现改性PET膜片透光率最高可提升至92.7%。将PVA-PDMS-OH添加到α,ω-二羟基聚二甲基硅氧烷(PDMS-OH)中制得共混硅橡胶。发现在共混硅橡胶中PVA-PDMS-OH的质量分数为10%时,共混硅橡胶的拉伸强度达到0.842 MPa,增加到纯PDMS-OH硅橡胶的6.7倍;断裂伸长率达到168.2%,增加到纯PDMS-OH硅橡胶的2.6倍。表明PVA-PDMS-OH可用于提高硅橡胶的拉伸强度和硅橡胶延伸率,改善其韧性,说明它在改进硅橡胶性能方面存在应用前景。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0160
    摘要:
    纤维作为银离子的还原剂和稳定剂,是合成纳米银材料的绿色途径。本文利用高碘酸钠选择性氧化得到醛基棉织物,通过氧化棉织物原位稳定并协同葡萄糖还原AgNO3制备出纳米银负载棉织物。运用扫描电镜、X射线能谱、X射线衍射和红外光谱等技术表征载银棉织物的结构及组成,分析了可能的纳米银生成机理;研究了氧化棉织物上纳米银负载率的影响因素,并测试了纳米银织物的抗菌活性。结果表明,氧化棉织物醛基含量为0.089 mmol/g,葡萄糖与硝酸银摩尔浓度比为2:1、硝酸银浓度为0.05 mol/L和反应液pH值为8左右时,织物上纳米银负载率达到6.33%;葡萄糖溶液中银离子被原位还原成球形纳米银粒子后致密而均匀地稳定在氧化棉织物表面,晶粒大小约为28 nm,纳米银粒子与氧化棉纤维形成配位作用,所制备的纳米银负载棉织物对S.aureus和E.coil的抑菌率分别为99.97%和99.99%,水洗50次的抗菌率仍在97.53%以上,在抗菌纺织品和纤维防护材料方面极具潜力。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0197
    摘要:
    锂硫电池在充放电过程中存在多硫化物的氧化还原反应动力学缓慢的现象,导致多硫化锂穿梭效应严重、电池容量衰减等问题。因此,需要高性能的电催化剂来加速锂硫电池中多硫化物的可逆转化。本文以金属配位聚合物为前驱体合成了多孔碳球负载的钴掺杂二硫化钼(pcs-Co@MoS2)材料作为多硫化物催化转化的催化剂,极大地提升了锂硫电池的循环性能。以pcs-Co@MoS2为电极材料的电池在充电和放电过程都展现了较低的Tafel斜率(55.47 mV/dec和27.57 mV/dec),表明其较快的反应动力学。恒压放电测试表明,pcs-Co@MoS2组装的电池具有较高的Li2S沉积容量(155.07 mAh/g),体现出其更高的硫利用率。0.5 C倍率下的充放电测试时,pcs-Co@MoS2的初始放电比容量达到了796 mAh/g;在1 C高倍率的循环测试中,电池容量在200圈后保持率为80%,每圈衰减率仅为0.09%。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0196
    摘要:
    目前电磁辐射环境日益严重,电磁屏蔽材料的研究与开发得到高度重视,制备低密度、高吸波性能的电磁屏蔽材料成为当前研究的热点。本文通过填料铁钴合金改性碳纳米管(FeCo@CNT)和MXene的联用,以热塑性聚氨酯(TPU)为基体材料,利用二氧化碳(CO2)间歇发泡法成功制备了TPU/FeCo@CNT/MXene三明治复合泡沫材料。通过矢量网络仪分析电磁屏蔽性能,结果表明,三明治复合泡沫材料展现频率选择性电磁屏蔽,且屏蔽峰频率随发泡条件变化,从9.2 GHz提高至13.0 GHz。同时,实现电磁屏蔽材料轻量化,在密度为0.76 g/cm3时,平均电磁屏蔽性能可达53.7 dB。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0195
    摘要:
    相较于传统的湿法球磨,干法球磨剥离石墨(GT)制备石墨纳米片耗时更短,且无需任何溶剂,环保低能耗。本文选用与GT具有较强界面相互作用的聚苯乙烯(PS)和氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MAH)作为固态分散介质,原位干法球磨剥离GT得到了石墨纳米片,通过密炼加工和微型注塑成型制备了PS复合材料,分析了填料在基体中的形态结构和分散状态对PS复合材料导热和力学性能的影响。实验结果表明,与未球磨GT相比,石墨纳米片与基体界面相互作用更强,分散更均匀且呈取向排列,PS复合材料导热性能提高了27.5%、缺口冲击强度提高了14.9%。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0194
    摘要:
    以聚醚酰亚胺(PEI)为修饰剂,对氧化后的碳纤维(CF)进行表面修饰,并通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜(SEM)表征了表面修饰效果。结果表明,氧化处理使CF表面PEI修饰层更加均匀。考察了PEI和CF含量对CF增强聚碳酸酯(PC/CF)复合材料的力学性能、导热性能及耐热性能的影响,发现PEI修饰层使PC/CF复合材料的拉伸强度比未经修饰的PC/CF提高了35.2%,维卡软化温度(VST)进一步上升了约2 ℃,热导率最大提高了13.1%。拉伸样条断面的SEM图确认了PEI修饰层改善了复合材料的界面附着效果。结合复合材料中CF的长度分布统计以及样品断面的SEM图对PC/CF复合材料的性能表现进行了分析。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0177
    摘要:
    热塑性聚氨酯(TPU)在差示扫描量热仪(DSC)升温曲线中通常会表现出多重熔融峰现象,探究其起源对于深入了解TPU内部有序结构的相变行为有着重要意义。本文利用DSC对TPU的降温结晶、等温结晶及之后的熔融行为进行了研究,发现TPU在快降温速率和低等温结晶温度下,结晶后的熔融过程表现出四重熔融峰;在慢降温速率和高等温结晶温度下,结晶后的熔融过程表现出双重熔融峰。通过分析TPU降温结晶动力学和所生成晶体的热力学稳定性,发现TPU在不同的结晶条件下生成了2种晶型—Form-I晶型和Form-II晶型。TPU不同晶型晶体在升温过程中表现出不同的熔融-重结晶-熔融行为,从而导致了不同的多重熔融峰行为。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0176
    摘要:
    为制备具有良好力学性能和导电性能的水凝胶,在羟丙基甲基纤维素(HPMC)存在的条件下,以丙烯酰胺(AM)和丙烯酸(AA)为共聚单体、Zr4+为交联剂,通过原位自由基聚合制备了HPMC/P(AM-co-AA)-Zr4+/NaCl双网络水凝胶,并对其力学性能、导电性能及相关传感性能进行了研究。结果表明,所制备的HPMC/P(AM-co-AA)-Zr4+/NaCl水凝胶断裂应变达1820%、断裂强度为0.77 MPa、断裂能为4210 kJ/m3,电导率为8.44 S/m,可实现力学性能与导电性能的平衡。该水凝胶具有良好的回复能力和较高应变灵敏度,表现出宽的应变窗口(0%~800%),可望用于应变传感器。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0175
    摘要:
    二维金属碳化物(MXene),以二碳化三钛(Ti3C2TX)为代表,其优异的介电性能使其在电磁波吸收领域具有很大的应用潜力。然而,其较高的电导率与单一的介电损耗机制限制了其微波吸收性能的进一步提高。水性聚氨酯(WPU)具有绿色环保、良好的机械性等优点被广泛应用于各种领域。因此,本文通过溶剂热法,制备了磁性镍颗粒修饰的MXene吸波剂(Ni@MXene)。目的是为了改善MXene的匹配特性并引入磁损耗机制,从而提高MXene的吸波性能。通过调控镍离子与MXene的质量比制备了3种不同镍含量的Ni@MXene。结果表明,镍的引入能够有效地改善MXene的匹配特性并显著提高了MXene的吸波性能。Ni@MXene/石蜡复合材料在质量分数40%、1.7 mm厚度下最小反射损耗为-32.0 dB(对应频率为11.9 GHz),有效吸收带宽能够达到2.6 GHz(对应波段为11.7~14.3 GHz)。最后,以MXene和Ni@MXene为填料、WPU为基体制备质量分数为20%的复合材料,进一步验证了镍化改性对MXene吸波性能的提升。
    优先出版日期:  2022-10-03 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0174
    摘要:
    通过酰胺反应制备了壳聚糖接枝的还原氧化石墨烯(CS-rGO),并首次将其作为自组装涂层应用于聚磷酸钙(CPP)多孔支架的表面改性。红外光谱、X射线光电子能谱、X射线衍射和拉曼光谱等材料学表征证明了CS-rGO的成功制备;形态学观察发现,CS-rGO在CPP多孔支架表面上形成了均匀稳定的涂层;力学测试结果表明,CS-rGO涂层增强了CPP多孔支架的压缩强度;体外矿化实验表明,CS-rGO涂层提高了CPP多孔支架的矿化能力;抗菌实验表明,在与大肠杆菌和金黄色葡萄球菌共培养24 h之后,CPP/CS-rGO/0.3多孔支架对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率分别为66%和71%。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0088
    摘要:
    重载条件下,胎面胶的力学性能直接影响飞机轮胎的耐磨性。利用TAS-300轮胎磨耗模拟试验机,设定转速800 r/min(15 Hz)以及保持总填料用量60 phr,探究了重载条件(>1.5 MPa)下不同炭黑/白炭黑并用比对天然橡胶(NR)/反式聚异戊二烯橡胶(TPI)复合材料耐磨性的影响,并结合硫化胶静、动态性能进行分析。结果表明,随载荷增大和白炭黑用量的增加,胶料的磨耗量逐渐增加;纯炭黑体系的硫化胶耐磨性最好,这主要归因于其高的300%定伸应力和高硬度以及在高载荷下形变小。橡胶加工分析仪测试结果表明,随白炭黑用量增加,硫化胶的“Payne效应”逐渐减弱,损耗因子峰逐渐降低;压缩疲劳生热和屈挠疲劳测试结果表明,与纯炭黑体系相比,炭黑/白炭黑并用比为40/20的硫化胶的动态生热降低了27.5%,出现一级和六级裂纹的疲劳寿命分别提高了74%和72%。综合来看,硬度和300%定伸应力的降低是导致耐磨性能下降的主要原因。磨屑的红外光谱分析结果表明,硫化胶的磨耗是以机械力作用下的热氧降解磨耗为主。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0086
    摘要:
    以246型固体氟橡胶为原料、过氧化氢(H2O2)/ KOH为氧化降解体系,利用微波辅助一步氧化降解方法,制备了液体端羧基氟橡胶(LCTF)。采用红外光谱、核磁共振、凝胶渗透色谱和化学分析方法对其结构、相对分子质量和分子量分布、羧基含量进行了表征,证明246型固体氟橡胶被高效地氧化降解成LCTF,并且LCTF的相对分子质量和羧基含量可控。系统研究了微波功率和加热时间、溶剂品种和用量、KOH溶液浓度、H2O2 /KOH摩尔比、H2O2和KOH溶液用量、相转移催化剂 (PTC) 品种和用量等因素对LCTF相对分子质量和羧基含量的影响。结果表明,随着影响因素的变化,Mn和羧基含量均呈现完全相同的变化规律。在微波功率为480 W、微波加热时间为11 min、四氢呋喃(THF)为175 mL或丙酮为150 mL、KOH溶液质量分数为45%、H2O2 /KOH摩尔比为1.50/1.00、H2O2和KOH溶液用量分别为35.32 g和48.18 g、相转移苄基三乙基氯化铵(BTEAC)用量为0.0165 mol时,LCTF的Mn最低、羧基含量最高。微波加热极大地加快了氧化降解反应时间。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0085
    摘要:
    本文引入纳米多孔锆基MOFs(Zr-MOFs)材料UIO-66和UIO-66-NH2作为填料,增强聚双环戊二烯纳米复合材料的力学性能,采用原位聚合法制备了Zr-MOFs/PDCPD纳米复合材料。通过红外分析和场发射扫描电镜表征了Zr-MOFs颗粒功能对Zr-MOFs/PDCPD界面和纳米颗粒在聚双环戊二烯中的分散质量的影响。通过拉伸实验、无缺口冲击试验、弯曲实验等方法研究了Zr-MOFs/PDCPD复合材料的力学性能,确定了最佳的Zr-MOFs负载量。结果表明,当UIO-66-NH2质量分数为0.6%时,复合材料的拉伸强度、弯曲强度、冲击强度相比于纯的PDCPD分别提升了29%,30.8%,25.1%,改性后的复合材料热变形温度提升了31.3%。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0146
    [摘要] (191) [HTML] (0) [PDF 2.92 M] (110)
    摘要:
    近年来,水凝胶在柔性可穿戴传感器领域展现出巨大的应用前景,但是如何通过简单高效的方法构建同时具有优异的拉伸性能、抗冻性能和黏附性能的水凝胶基传感器仍然具有挑战性。本文基于分子间的物理作用,采用简单高效的“一锅法”,以聚N-羟乙基丙烯酰胺(PHEAA)和明胶(GE)作为水凝胶的基体材料,通过向凝胶前驱体溶液中加入氯化钠(NaCl)和乙二醇(EG)制备了PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶。利用万能拉力机、红外光谱仪、差示扫描量热仪、旋转流变仪和电化学工作站对水凝胶进行结构和性能的表征。结果表明,PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶的拉伸应变是1567%;PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶具有优异的抗冻性能,PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶在-30 ℃的拉伸应变和电导率分别高达558%和0.21 S/m;同时,PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶对不同的基材都展现出优异的黏附性能;更为重要的是,PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶基应变传感器对大应变和小应变都具有优异的循环稳定性,能够在较宽的温度范围内(-30~25 ℃)稳定地检测人体大幅度的肢体运动和小幅度的生理信号。因此,PHEAA-GE-EG-NaCl水凝胶在柔性可穿戴传感器领域具有广泛的应用前景。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0145
    摘要:
    本文采用原位氧化聚合法制备巯基功能化的聚(3-4乙撑二氧噻吩)与多壁碳纳米管复合物(PEDOT-CH2SH/MWCNTs),通过改变碳纳米管在复合物中的含量获得最佳比例的复合物,并将其作为电活性材料对重金属离子Cd2+和Pb2+的浓度分别进行了单独检测和同时检测。采用扫描电子显微镜、X射线衍射、傅里叶转换红外光谱和X射线光电子能谱等手段对各复合物进行结构表征,用电化学差示脉冲伏安法进行电化学测试,系统地探讨了结构和电化学性能之间的关系。结果表明,PEDOT-MeSH/15% MWCNTs的复合物表现出较均匀的多孔状形貌,并增强了对重金属离子Cd2+ 和Pb2+ 的灵敏度、选择性和检测稳定性。用PEDOT-MeSH/15% MWCNTs 复合物单独检测时,Cd2+和Pb2+的线性范围为2~40 μmol/L和6~40μmol/L,最低检出限(LOD)分别为2 μmol/L和6 μmol/L。进行同时检测时,Cd2+和Pb2+的线性范围为8~40 μmol/L和6~40 μmol/L,最低检出限(LOD)分别为6 μmol/L和2 μmol/L,复合材料表现出较好的响应度和较低的检出限。干扰研究表明 ,PEDOT-MeSH/15% MWCNTs 复合电极具有低相互干扰性和高选择性。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0144
    [摘要] (147) [HTML] (0) [PDF 1.51 M] (116)
    摘要:
    针对耐高温环氧树脂韧性低的问题,本文采用酚酞基聚芳醚酮(PEK-C)增韧改性耐高温环氧树脂。研究了PEK-C相对分子质量和含量对改性树脂的固化反应、增韧效果和耐热性能的影响。结果表明,PEK-C的加入对固化反应、耐热性能的影响较小,但会显著提升环氧树脂的韧性,且在一定范围内,PEK-C相对分子质量和添加量越大,增韧效果越好。15% 相对分子质量8×104的PEK-C改性树脂具有最佳力学性能,拉伸强度和断裂延伸率分别达到80 MPa和3.1%,较未改性树脂分别提高了68%和121%,冲击韧性高达23.3 kJ/m2,较未改性树脂提升了99%。采用透射电子显微镜表征了不同PEK-C含量改性树脂的微观相结构,结果表明,随PEK-C含量增加,依次观测到从海岛相到双连续再到相反转的相结构转变。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0143
    摘要:
    本文先以端羟基聚丁二烯与异佛尔酮二异氰酸酯反应,然后以1,4-丁二醇或1,4-丁烯二醇为扩链剂进行扩链,控制主链中C=C含量,并添加二官能度或三官能度的丙烯酸酯交联单体,制备聚氨酯型紫外(UV)减粘胶。采用傅里叶变换红外光谱表征了减粘胶的分子结构;考察了交联程度对减粘效果的影响。结果表明,随着减粘胶交联密度、凝胶率增加,减粘胶的体积收缩率增大,进而表面粗糙度增加,减粘效果明显。当以1,4-丁烯二醇为扩链剂、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为可交联单体所得减粘胶UV照射前的剥离力达19 N/25 mm,UV照射后的剥离力降低至0.2 N/25 mm,满足使用要求。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0142
    摘要:
    为制备直径小于100 nm的瓜尔胶(GG)狭义纳米纤维,解决其难以静电纺丝的问题,以十六烷基二甲基乙基溴化铵(EHDAB)为表面活性剂、氯化钙(CaCl2)为强电解质,静电纺制备GG纳米纤维。通过接触角测量仪悬滴法、电导率仪和旋转流变仪考察了EHDAB和CaCl2质量分数对纺丝液表面张力、电导率和黏度的影响;采用扫描电子显微镜、接触角测量仪座滴法和琼脂平皿扩散法表征了纳米纤维的形貌、水接触角和抗菌性。结果表明,CaCl2可以显著增大溶液电导率、强化电场力、提高纺丝效率;随EHDAB和CaCl2质量分数增加,表面张力和黏度整体呈降低趋势;GG,EHDAB和CaCl2质量比为0.9∶0.2∶0时,纤维平均直径最小,为40 nm;纳米纤维膜的最大拉伸强度为9 MPa,最小接触角为23°,亲水性好且具有抗菌性。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0141
    摘要:
    本文以生物质基的蓖麻油和丁香酚为原料,通过分别对其进行双键化改性制备得到蓖麻油甲基丙烯酸酯(MCO)和甲基丙烯酸化丁香酚(ME),然后将MCO和ME按照不同质量比共聚制得一系列蓖麻油基热固性不饱和聚酯材料。采用核磁、红外表征了MCO与ME的化学结构,通过差示扫描量热分析、凝胶含量、动态力学热分析、热重分析等方法系统考察了MCO与ME不同质量比所制备材料的固化程度、热力学性能与热稳定性等。结果表明,当m(MCO):m(ME)=40:60时,制备的蓖麻油基热固性不饱和聚酯材料的玻璃化转变温度为19.7 ℃,25 ℃时的储能模量为288.8 MPa,凝胶率为91.4%,800 ℃时的残炭量高达13.28%,具有较好的热稳定性。因而,所制备的蓖麻油基热固性不饱和聚酯可作为一种潜在的石油基热固性不饱和聚酯的替代物。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0140
    摘要:
    舰船螺旋桨轴与轴承之间不良的润滑状态会导致严重磨损和异常噪声,对其可靠性和隐身性带来隐患。本文选取表面润湿性不同的聚四氟乙烯(PTFE)和聚甲醛(POM)塑料在6种工况水环境下进行环-块摩擦试验,分析其摩擦学特性。使用带有高精度振动加速度传感器的摩擦试验装置采集其振动信号,通过小波包分解和重解对信号特征进行增强,拉曼光谱表征试验前后材料摩擦面的分子结构。结果表明,高载荷下PTFE比磨损率随转速增大呈现线性变化,POM则出现显著的指数变化;材料在摩擦前后的表面均未发生化学变化,铜环没有擦伤和转移到材料表面;POM在低转速下的摩擦振动更大,高转速下则相反;转速达到1000 r/min时,POM产生了稳定的水膜,显示了良好的水润滑效果。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0137
    摘要:
    为提高淀粉/聚丁二酸丁二醇酯(PBS)共混材料的相容性和力学性能,以甘油和1-丁基-3-甲基咪唑氯盐([BMIM]C1)复配作为改性剂,通过熔融共混法制备了玉米淀粉/PBS共混材料,采用红外光谱、X射线衍射分析、扫描电镜、差示扫描量热法及力学性能测试等方法研究了复配改性剂对淀粉/PBS共混材料结构和性能的影响。结果表明,该复配增塑剂对玉米淀粉/PBS有良好的改性作用,改性效果与组成配比有关,随着改性剂中[BMIM]Cl含量的增加,改性淀粉/PBS的断裂伸长率逐渐增大,当[BMIM]Cl与甘油的质量比为9:1时,共混材料的断裂伸长率最高,表现出比甘油或[BMIM]Cl更强的改性作用。甘油/[BMIM]Cl主要通过改变羟基的氢键、增强淀粉-改性剂-PBS分子间的作用实现改性,能提高淀粉与PBS的相容性,降低共混材料的结晶度,可在共混材料拉伸强度变化不大的条件下,显著提高共混材料的断裂伸长率。以甘油/[BMIM]Cl(质量比9:1,加量为淀粉质量35%)为改性剂制备的淀粉/PBS共混材料(淀粉占淀粉与PBS的总质量的40%)的拉伸强度为17.53 MPa、断裂伸长率可达211.50%。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0131
    摘要:
    以三聚氰胺尿酸盐(MCA)和二乙基次磷酸铝(ADP)2种具有协效作用的作阻燃剂、氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物接枝马来酸酐(SEBS-g-MA)作为相容剂,制备了充油-氢化苯乙烯-丁二烯嵌段共聚物/聚苯醚(O-SEBS/PPO)复合材料,并研究了其阻燃性能和力学性能。结果表明,当SEBS-g-MA用量为5.6%、ADP/MCA质量比为1/3、ADP/MCA总添加量为30%时,阻燃复合材料的UL94垂直燃烧级别达到V-0、极限氧指数为29%、断裂伸长率为(525±23)%、硬度为(69±1)A、拉伸强度为(6.80±0.1) MPa。热失重分析和锥形量热仪测试发现,ADP/MCA和SEBS-g-MA的加入提高了材料的初始分解温度和残炭量,降低了材料的峰值放热率(PHRR)、总放热率(THR)、生烟量(SPR)和总生烟量(TSP)。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0130
    摘要:
    本文对聚烯烃弹性体(POE)和晶型调控聚丙烯基绝缘材料(PPB)共混体系的力学性能以及介电性能进行了研究,探讨了弹性体含量对材料性能的影响。采用扫描电子显微镜和差示扫描量热仪研究了共混物的相态结构以及熔融结晶特性。结果表明,POE与基体的相容性较好,有良好的分散性,弹性体的引入对共混物的熔融及结晶特性无明显影响。通过拉伸试验和动态力学热分析说明,共混物的力学性能得到明显改善,当POE的质量分数为40%时,断裂伸长率为632.05%,提高了约20%,弹性模量降低了50%,低温韧性也有所提高;介电频谱、交流击穿等实验表明,POE质量分数不超过40%时,该体系更大程度地维持了基体的电性能,具有潜在的工程应用价值。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0138
    摘要:
    本文合成了聚衣康酸丁二醇酯共聚物(PBI),并与聚乳酸(PLLA)共混,添加不同比例的PBI制备了PLLA/PBI共混薄膜。通过广角X射线衍射仪和差示扫描量热仪测试了薄膜的结晶性能。研究表明,PBI的加入后促进了PLLA晶型的转变,且PLLA的结晶速率加快。采用拉力试验机对薄膜的力学性能进行测试,结果表明,相比于PLLA薄膜,PLLA/PBI薄膜的柔顺性大幅度提高。当PBI的质量分数为15%时,PLLA/PBI薄膜的断裂伸长率达到371.8%。薄膜的结晶度达到33.9%时,薄膜仍具有良好的柔韧性。当PLLA/PBI进行等温结晶后,其强度增加,薄膜具备较好的柔顺性。PBI质量分数为20%时,PLLA的断裂伸长率仍可达到50%以上。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0136
    摘要:
    为了降低聚合物摩擦副材料的热膨胀系数,拓展其在宽温域范围内的应用,用未处理和经硅烷偶联剂KH570改性处理后的玻璃纤维(GF)对超高分子量聚乙烯(UHMWPE)改性,采用热压成型工艺制备GF/UHMWPE复合材料。通过傅里叶变换红外光谱表征了2种填料的微观结构差异;用差示扫描量热仪(DSC)分析了复合材料的熔点和结晶度;借助热膨胀仪(DIL)测定了复合材料的热膨胀率和热膨胀系数,并在干摩擦环境下,研究了不同含量复合材料的摩擦学性能。结果表明,经过KH570改性处理后的GF形成了稳定的Si-O-Si结构,改善了与UHMWPE基体的黏结性;GF由于本身较低的热膨胀系数,并且能与高分子链形成较强的作用力,可以有效改善UHMWPE的热膨胀性能;GF/UHMWPE复合材料的摩擦系数随着填料含量的增加而先下降后上升、磨损量随填料含量的增加而增大,在相同填料添加量时,经过KH570改性处理的GF复合材料的界面结合力更好,综合性能要优于未处理GF复合材料。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0135
    摘要:
    为了提高聚醚共聚酰胺(Pebax1657)的CO2分离性能,本文利用氨基酸离子液体(AAIL)改性Pebax材料制备AAIL/Pebax共混膜,通过红外分析、热重分析、差示扫描量热、X射线衍射对AAIL/Pebax膜进行表征。结果表明,AAIL和Pebax发生物理共混,AAIL的加入提高了膜的热稳定性能。对CO2进行气体分离性能测试,确定了氨基酸离子液体的含量、操作压力和温度对气体渗透性能的影响。结果表明,氨基酸离子液体的加入使得CO2的渗透性与CO2/N2选择性均有所提升,当AAIL的质量分数为0.8%时,CO2的渗透系数为101.03 Barrer、CO2/N2选择性为91.84,达到最优,对比Pebax1657纯膜CO2的渗透系数提高了66.47%、CO2/N2选择性提高了86.14%,突破了2008年Robeson上限。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0134
    摘要:
    为提高涤纶(PET)织物的阻燃性能,以水热还原自组装的方法制备石墨烯气凝胶(GA)阻燃PET织物。采用扫描电镜对GA的微观形貌进行分析,并对构建工艺参数进行探讨以优化其结构。通过极限氧指数(LOI)、锥形量热仪等方法分析GA的结构对PET织物阻燃性能的影响。研究结果表明,GA/PET织物的最佳制备工艺条件为氧化石墨烯(GO)浓度为5 mg/mL、GO与抗坏血酸的质量比为1:6、还原温度为100 ℃;当GA含量为26.3%时,GA/PET织物的LOI值高达32.1%,达到难燃材料的级别,且具有良好的抑烟效果,可作为一种新型碳材料应用在阻燃织物领域。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0133
    摘要:
    本文以二甘醇(DEG)为醇解剂、无水氯化亚锡(SnCl2)为催化剂,采用一步进料和分步进料醇解法,研究了聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶片、PET粒料和PET纤维的醇解反应。通过扫描电镜、差示扫描量热分析、热重分析、红外光谱、核磁共振等方法表征了不同形态PET材料及其醇解产物的结构与热性能。结果表明, PET材料化学结构不会因为它的形态发生变化,但熔点和结晶度有明显的不同,其中PET纤维的熔点(253 ℃)和结晶度(43.44%)均高于PET瓶片和PET粒料的。当醇解温度220 ℃、反应为180 min时,一步进料醇解法的PET材料的醇解率依次为瓶片≈粒料?纤维(依次为98.8%,98.8%,80.8%);当醇解温度为220 ℃、反应时间为90 min时,分步进料醇解法的PET瓶片和粒料的醇解率均达到100%、纤维的醇解率达到92.5%;一步进料醇解法的醇解率依次为瓶片42.1%、粒料38.5%、纤维28.0%,分别提高了57.9%,61.5%和64.5%。说明本文研发的分步进料醇解法技术可以使PET材料醇解反应时间缩短1/2,且PET纤维的醇解率有明显提升。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0132
    摘要:
    通过在二胺单体(MFPAP)中引入二氟甲基和吡啶环,设计并合成了一系列新型芳香聚酰胺(PA)。采用FT-IR、热、光学、机械、气体渗透等测试进行了性能表征,结果表明:PAs有机溶解度优异,室温下溶于DMSO、DMF和NMP等高沸点有机溶剂,加热条件下能部分溶于CHCl3、THF等低沸点有机溶剂;热稳定性突出,玻璃化转变温度(Tg)均高于283 °C,N2氛围下热失重10%的温度均在473 °C以上;光学性能良好,其中λcut-off = 371 ~ 392 nm,λ80% = 447 ~ 504 nm;同时,聚合物薄膜具有一般的机械性能,46 ~ 64 MPa,杨氏模量为1.03 ~ 1.26 GPa,断裂伸长率为1.27 ~ 3.05%;PAs的链间距在3.9 ~ 4.5 ?,具有松散的链堆积和较大的自由体积;采用定容变压法测定了He、CO2、O2、N2四种纯气体的渗透性,其中PA-b表现出最好的气体分离性能,P (He) = 6.778 barrer,α (He/N2) = 33.455。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0127
    摘要:
    过去十几年来,由于纳米结构的聚吡咯相较于无定形块状聚吡咯具有许多特殊的性能和明显的优势,因此得到了广泛的研究。 该综述阐述了聚吡咯纳米材料的主要类型、合成方法、物理和化学性质,潜在的应用以及未来的前景。其中,制备方法包括软模板法、硬模板法和无模板法。基于其优异的导电性和化学性能,针对近十年的一些文献,总结了聚吡咯纳米材料在储能、生物医学、传感器、吸附和除杂、吸波材料和腐蚀防护等领域的应用。最后,讨论了聚吡咯纳米材料在一些新兴研究领域中的挑战和机遇。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0125
    摘要:
    扩链剂类型对聚氨酯(PU)的结构性能有较大影响。分别采用1,4-丁二醇(BDO)、对苯二酚二羟乙基醚(HQEE)、3,3""-二氯-4,4""-二氨基二苯基甲烷(MOCA)和封端二苯基甲烷二胺(S-MDA)为扩链剂,制备了聚四氢呋喃醚二醇(PTMG)/MDI型PU弹性体。通过红外光谱、差示扫描量热法、动态力学热分析及热重分析等方法,研究了扩链剂结构对PU微相分离及性能的影响。结果表明,胺类扩链剂生成的脲基有利于硬段间形成强氢键,软硬段间微相分离程度更大,提高了硬段结晶度、力学强度和耐热性,降低了软段玻璃化转变温度和损耗因子。
    优先出版日期:  2022-07-11 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0124
    摘要:
    本研究通过聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)插层改性蒙脱土(MMT)获得功能化改性蒙脱土(MMT-PMMA),通过刮涂在聚丙烯(PP)微孔膜表面引入MMT-PMMA后,再通过浸涂在微孔膜表面引入单宁酸(TA),制备具有高电解液润湿性和高耐热性的改性微孔膜(PP/MMT-PMMA/TA)。接触角测试结果显示,PP微孔膜改性后,电解液接触角由47°降至0°,且电解液吸收率由PP膜的97.5%提高至136.6%,证明PP/MMT-PMMA/TA微孔膜具有良好的电解液亲和性。将微孔膜在不同温度下放置30 min测试耐热性,结果表明,PP/MMT-PMMA/TA微孔膜的耐热性较改性前PP微孔膜有显著提升。电池性能测试结果表明,经PP/MMT-PMMA/TA微孔膜组装的电池首次充放电容量(60.0 mAh/g)相比改性前PP微孔膜(41.3 mAh/g)提升了45%,且倍率性能更好。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0123
    摘要:
    聚集诱导发光(AIE)聚合物在聚集后或在固态条件下发光强度显著增强,且具有成膜性良好、发光稳定性较高、加工性能优异等性能,在核磁成像、荧光材料、生物传感器等领域表现出了较大的应用潜力。本文在介绍AIE聚合物性能的基础上,对不同种类AIE聚合物的开发情况进行了综述,包括共轭型AIE聚合物和非共轭型AIE聚合物,同时探讨了这类聚合物的发光机理,总结了其应用进展,并展望了AIE聚合物未来的发展方向。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0118
    摘要:
    去氢枞酸 (DHA)依次与SOCl2、水合肼反应合成了去氢枞酸酰肼 (DHA-CONHNH2);用mPEG-OH和HO-PEG-OH分别与对醛基苯甲酸反应制备了含有端醛基的聚乙二醇;后者分别与DHA-CONHNH2进行缩合反应,合成了2种基于酰腙键的去氢枞酸基聚乙二醇(mPEG1900-hyd-DHA和PEG2000-(-hyd-DHA)2),并用透析法制备了它们的胶束和载DOX(阿霉素)的胶束。使用红外光谱、核磁共振、动态光散射、透射电镜、紫外-可见分光光度计等对聚合物结构、胶束大小和形貌、临界胶束浓度(CMC)、DOX的释放性能等进行了表征和测试。结果表明,mPEG1900-hyd-DHA和PEG2000-(-hyd-DHA)2的胶束都呈球形,平均粒径分别为46 nm和78nm;CMC值分别为5.5 mg/L和3.4 mg/L。mPEG1900-hyd-DHA胶束对DOX的包封率和载药量大于PEG2000-(-hyd-DHA)2胶束;PEG2000-(-hyd-DHA)2载药胶束在pH=5.0和pH=7.4下,经48 h的DOX的累积释放率分别为49.5%和20.3%。该合成聚合物对抗癌药物有缓释作用,具有潜在的应用前景。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0117
    摘要:
    本研究在丙烯酰胺和丙烯酸共聚交联网络中掺入线型聚乙二醇(PEG)形成半互穿聚合物网络结构以提高水凝胶的力学性能,同时引入柠檬酸(CA)和乙二胺(EDA)原位反应形成非共轭型荧光聚合物点(NCPD),一步制备具有高回弹性的聚乙二醇/聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)PEG/P(AM-co-AA)荧光水凝胶。该水凝胶具有良好的机械强度、韧性,高荧光强度和荧光均一性,且光致发光具有金属离子敏感性。拉伸测试结果表明,PEG/P(AM-co-AA)荧光水凝胶的断裂强度达到~192.2 kPa,拉伸4倍后仍可以恢复到初始状态。光致发光研究结果表明,水凝胶在365 nm的波长激发下,可以发出明亮的蓝色荧光(发射波长434~467 nm)。荧光性能具有强Fe3+敏感性,猝灭效率可达99%。该荧光水凝胶在柔性电子器件和生物传感等领域具有潜在应用。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0116
    摘要:
    环氧树脂本身是一种热塑性树脂,只有加入固化剂,才能发生交联反应生成三维网状结构的热固性树脂,展现出优异的使用性能。因此,固化剂的选择和复配是决定环氧树脂使用性能的关键因素。4,4’-二氨基二苯砜(DDS)是一种应用较为广泛的高温固化剂,但其有着与环氧树脂混合后黏度较大、需要较高反应温度等缺点。本文选用了3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯甲烷(DEDDM)、4,4’-二氨基二苯甲烷(DDM)、4-甲基1,3-环己二胺(HTDA)3种固化剂与DDS复配,通过非等温差示扫描量热分析研究了复配固化剂的含量和种类对反应活化能的影响;通过动态力学热分析和热重分析等测试研究了复配固化剂的含量和种类对固化产物热性能的影响。结果表明,复配固化剂DDM摩尔分数为20%时,黏度在操作温度80 ℃时降低了70.4%,平均反应活化能降低2.99 kJ/mol,玻璃化转变温度仍保持219 ℃,符合耐高温树脂使用要求。综合考虑各方面性能,体系20DDM可用作环氧树脂复合材料体系的复配固化剂的首选。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0115
    摘要:
    以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(TMPTA)为交联剂、甲苯和乳化水为致孔剂,采用过硫酸铵-四甲基乙二胺氧化还原引发体系,通过悬浮聚合的方法制备了多孔共聚物P(MMA-TMPTA),简称PMT,然后通过浸渍法将经丙烯腈改性的四乙烯五胺(TEPA-AN,简称TN)负载到PMT的孔道内,得到固态胺吸附材料。利用扫描电子显微镜、红外光谱、N2吸附-脱附等温线、热重分析、元素分析等方法表征了固态胺吸附材料的结构、形貌和稳定性等。研究了吸附温度、有机胺负载量、湿度等条件对此固态胺吸附剂吸附CO2的性能影响。研究结果表明,当吸附温度为25 ℃、TN负载量为60%、CO2体积分数为(1±0.1)%、流速为0.4 L/min时,此固态胺吸附材料对CO2的吸附量可达93.43 mg/g。水的存在能提升此固态胺吸附材料对CO2的吸附量,在湿度为(50±5)%的条件下,其对CO2的吸附量提升至105.30 mg/g。经过9次循环再生吸附后,其吸附量仍达初始吸附量的96.554%。上述的研究结果表明,此TN改性多孔PMT的固态胺吸附剂对CO2有优异的吸附量及选择吸附性,且再生性能稳定。通过动力学研究表明,该吸附剂对CO2吸附为物理与化学吸附共同作用的结果。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0114
    摘要:
    防腐蚀涂层广泛应用于强酸、强碱、海洋高盐雾等恶劣环境。这些涂层具有优异的防腐蚀功能,但是在使用过程中,涂层容易被外界环境破坏,因此迫切需要开发具有自修复功能的防腐蚀涂层技术。本文介绍了目前制备自修复防腐蚀涂层的3种主要方法:微胶囊法、微管路法和本征修复法。其中,微胶囊法和微管路法可以比较容易地将愈合剂或缓蚀剂填充在胶囊或3D网络中。本征修复法利用材料的固有属性实现自修复功能,在理论上可以完成无限次的自修复过程。微管路法能够源源不断地提供两阶段愈合剂到材料受损表面,但是该方法成本较高,并且管路设计难度较大。本文对自修复防腐蚀涂层技术目前面临的挑战和未来的发展趋势进行了总结与展望。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0113
    摘要:
    通过糠基缩水甘油醚(FGE)的化学接枝改性,成功制得具有优异熔融加工性能的热塑性淀粉。红外光谱和核磁共振氢谱分析表明,通过马来酸酐的桥接作用,FGE成功接枝到淀粉分子上。X射线衍射分析发现,FGE的接枝有效破坏淀粉的晶体结构,从而赋予FGE接枝淀粉(FGE-g-St)优异的热塑性加工性能。动态接触角测试发现,FGE-g-St的接触角从原淀粉(N-St)的30?左右提高至65?左右,表现出极其优异的疏水性能,从而显著改善FGE-g-St与聚乳酸的界面相容性。相对于PLA/N-St复合材料,PLA/FGE-g-St复合材料的拉伸强度、弯曲强度和断裂伸长率均得到显著提高,这得益于其优异的界面相容性。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0112
    摘要:
    星形聚乙烯是一类具有特殊拓扑结构的聚乙烯,性能独特,可通过调控臂数和臂长度来调控性能。这些调控方法主要取决于星形聚乙烯的合成方法。因此,研究开发星形聚乙烯的高效合成方法非常重要。本文总结了星形聚乙烯的合成方法,主要包括星形聚丁二烯还原法、乙烯配位活性聚合法和端基官能化聚乙烯法。其中,乙烯配位活性聚合法是合成星形聚乙烯最直接的方法,包括“先核后臂”法和“先臂后核”法,主要是基于α-二亚胺钯配合物催化的乙烯活性聚合进行结构设计,得到臂长和臂数可控的星形聚乙烯。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0111
    摘要:
    选用可降解的聚己内酯(PCL)改善聚乳酸(PLA)材料的韧性,并通过口模拉伸制备了同时增强增韧的高取向PLA/PCL复合材料;研究了不同PCL含量以及口模拉伸引入的苛刻外场对共混物结构与性能的影响。扫描电镜分析结果表明,分散相PCL在强烈拉伸场的作用下,呈纤维状分布在PLA基体之中;两相界面接触面积增加,界面作用增强。力学性能测试结果表明,在提高PLA韧性的同时极大地增强了PLA复合材料的强度;拉伸后的样品强度远高于未拉伸的样品;当PCL质量分数为10%时,复合材料经口模拉伸之后其拉伸强度和模量达到了168.3 MPa和5488.4 MPa,相比纯PLA分别提升了280 %和249.4 %;断裂伸长率达到了34 %,提升了500 %。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0110
    摘要:
    反应性增强填料甲基丙烯酸锌(ZDMA)能够赋予三元乙丙橡胶(EPDM)硬度高、弹性大、内耗低、强度高、伸长率高等特点,但目前关于EPDM/ZDMA复合体系交联网络的组成以及在拉伸、压缩外力以及高温环境的作用下,交联网络各组分所承载的功能方面还处于空白。因此,本文首先采用差示扫描量热分析和红外光谱测试证实了EPDM/ZDMA复合橡胶体系的交联网络主要由离子键交联网络和共价键交联网络两部分构成;然后采用溶胀平衡法及酸解抽提的方式详细研究了EPDM/ZDMA复合体系中离子键交联密度(vr1)和共价键交联密度(vr2)在拉伸和压缩应力作用下以及不同温度老化作用下的变化情况。结果表明,在拉伸应力作用下,体系的vr1和vr2均会出现不同程度的降低,ZDMA含量较低时,vr1下降幅度较大,而ZDMA含量较高时,vr2下降更多。在压缩应力作用的初期,vr1和vr2均发生了较大幅度的降低,但随着压缩时间延长,离子键交联网络仍在继续被破坏,而共价键交联网络则得以保持。EPDM/ZDMA复合体系的离子键交联网络在90~120 ℃之间存在一个敏感温度,低于90 ℃,24 h的老化对离子键交联密度几乎无任何影响,但当温度超过120 ℃后,24 h老化使其迅速降低。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0108
    摘要:
    硅(Si)基负极因具有超高的理论比容量(4200 mAh/g),有望替代石墨电极(理论比容量372 mAh/g)成为新一代的高容量锂离子电池负极。但Si负极在电池循环过程中所引起的巨大体积膨胀,会导致Si颗粒的粉碎、电接触失效以及其它副反应,最终导致电池容量的快速衰减以及循环稳定性变差。黏合剂是锂离子电池负极的重要组成部分之一,虽然含量很少,但在稳定电极循环中起着关键作用。本文主要对Si基负极电池黏合剂的溶剂类型以及聚合结构(包括线型、交联以及共轭导电聚合物)进行了分类,并在黏合机理、优点、局限性以及性能等方面进行了阐述,最后对亟待深入研究的方向和发展前景进行了展望。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0107
    摘要:
    以亚麻油(LO)为芯材、以聚氨酯(PU)为壁材通过界面聚合法,在水包油(O/W)乳液体系中制备了包覆率高、热化学稳定的LO@PU微胶囊,讨论了乳化剂种类及浓度、搅拌速度、芯壁比等对微胶囊成囊性能的影响。所制备的微胶囊分散效果好、形貌规则、成球性好,粒径为(60±21)μm;微胶囊具有较好的热稳定性,热分解温度为235~480 ℃;微胶囊芯材LO的质量分数为55.6%。同时,制备了含微胶囊的自修复环氧涂层,盐水浸泡实验和电化学阻抗实验表明,含有10%微胶囊的环氧树脂涂层的自修复及防腐蚀性能最好,划痕涂层浸泡30 d后的阻抗模量仍为1.0×104 Ω·cm2。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0106
    摘要:
    为了同时改善聚乳酸(PLA)的阻燃性和韧性,本文以甲基膦酸二乙酯丙烯酸酯(DEAMP)为核层材料、甲基丙烯酸甲酯(MMA)为壳层材料、三烯丙基异氰酸酯(TAIC)为核层交联剂,通过种子乳液聚合法,制备了平均粒径约190 nm的含磷丙烯酸酯核壳阻燃剂(P-CM)。透射电镜图片显示了典型的核壳结构;差示扫描量热分析和热重分析结果表明,P-CM的核层、壳层玻璃化转变温度分别为-13.6 ℃和115.6 ℃、初始分解温度(Td5%)为263 ℃、分解后残余物为36%。将5%P-CM用于增韧和协效10%APP/5%β-CD阻燃的PLA,结果表明,与10%APP/10%β-CD阻燃的PLA比,极限氧指数(LOI)提高了5.7%;材料冲击强度提高了182.5%、拉伸强度提高了2.9%、断裂伸长率增加了28.9%,获得了具有高阻燃性和高韧性的PLA材料。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0105
    摘要:
    以异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚醚二元醇(PPG)和N,N-二甲基-N"",N""-二(2-羟丙基)-1,3-丙二胺等为主要原料制备了聚氨酯预聚体,并利用乙酸、3-羧基-3-羟基戊二酸和2,2-二羟甲基丙酸(DMPA)为成盐剂与聚氨酯预聚体反应,产物经乳化得到3种阳离子水性聚氨酯胶乳(WPU1,WPU2和WPU3),并将它们制成膜后浸泡在模拟海水中。研究了3种水性聚氨酯膜吸收CO2并矿化形成聚氨酯-碳酸钙(PU-CaCO3)复合膜的过程及其防腐蚀性能。红外光谱分析结果表明,成功合成了3种阳离子水性聚氨酯。粒径分析表明,WPU1 ,WPU2 和WPU3胶乳粒径大小分别为19.38 nm,93.08 nm和84.33 nm。X射线衍射、扫描电镜和电化学测试结果表明,WPU2和WPU3膜在模拟海水中浸泡后表面出现CaCO3矿化层,WPU3膜表面形成的矿化层较致密,且呈现了优良的防腐蚀性能,其腐蚀速率和腐蚀电流密度分别为1.70×10-3 mm/a和1.44×10-7 A/cm2。
    优先出版日期:  2022-07-10 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0104
    摘要:
    聚苯并噁嗪树脂(PBZ)是一类杂环单体热开环聚合材料,具有优异的热稳定性、高的抗拉强度和良好的耐化学性,在航空复合材料、共混物和电子电路板等许多领域得到了应用。本文概述了不同结构苯并噁嗪单体的研究进展,详细论述了苯并噁嗪树脂改性的研究现状,对苯并噁嗪共聚物、苯并噁嗪-聚合物合金、苯并噁嗪纳米复合材料、纤维-苯并噁嗪复合材料等方面进行了总结。指出了PBZ树脂存在加工温度高,经典的PBZ脆性大的缺点以及产生的原因,最后对苯并噁嗪树脂的研究方向进行了展望。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0103
    摘要:
    聚酰胺复合纳滤膜的分离性能主要由聚酰胺分离层决定。在界面聚合反应过程中,有机相溶剂的物理性质影响两相单体在界面的溶解及扩散行为,使聚酰胺分离层微观形貌结构发生变化,从而改变膜性能。以异构烷烃混合型溶剂Isopar G,Isopar H,Isopar L和Isopar M为有机相溶剂采用界面聚合法制备聚酰胺复合纳滤膜,考察上述有机相溶剂对复合纳滤膜聚酰胺交联度、分离层微观结构和聚酰胺高分子链堆积程度的影响,通过分析有机相溶剂物理性质与纳滤膜分离性能、聚酰胺层结构参数之间的相关性,探究有机相溶剂对纳滤膜分离性能的影响机制。结果表明,有机相溶剂的表面张力与聚酰胺高分子团簇的分形维数(Dm)呈强相关性,相关性系数为-0.98; Dm与复合纳滤膜的水透过系数(A)呈强相关性,相关性系数为0.95,即通过选取表面张力较低的有机相溶剂,有利于提高聚酰胺高分子的分形维数,使聚酰胺具有更高的链密度,短分子链结构堆积更加疏松,从而制备具有更高水通量的聚酰胺复合纳滤膜。有机相溶剂的表面张力与A的相关性系数为-0.97,进一步印证上述结论。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0102
    摘要:
    本文以聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)纤维膜为基底,利用聚多巴胺(PDA)对膜表面进行活化后,通过溶胶凝胶法在膜表面构筑二氧化硅(SiO2)纳米粗糙结构,进一步降低其表面能并灌注润滑油,制备得到超滑聚酯纤维膜(PET-SLIPS)。在PDA作用下,SiO2纳米粒子均匀分布在膜表面,并且与基底结合牢固,在超声作用或轻度物理摩擦下,表现出良好的稳定性。SiO2纳米级粗糙结构特点使其具有优异的润滑油锁定能力,PET-SLIPS在受到水流剪切或物理磨损后,表面接触角基本不变,润滑层稳定性良好。这种具有流动性的润滑层可抑制与之不互溶的液体与膜基底接触,使污染物易被冲洗去除,赋予PET-SLIPS优异的疏液性;与PET原膜相比,PET-SLIPS油水分离效率和抗污染性都得到明显提升,同时表现出良好的抗生物黏附性能。这种超滑膜在膜分离等方面具有良好的应用前景。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0100
    摘要:
    为促进聚乳酸熔喷法非织造材料在医疗卫生、过滤分离和环境保护等领域的功能性应用,进而缓解传统石油基熔喷法非织造材料所带来的资源短缺与环境污染问题,本文对聚乳酸熔喷法非织造材料的成型、应用及改性研究进行了梳理,分析了聚乳酸熔喷法非织造材料的改性方法,并总结了聚乳酸熔喷法非织造材料的增韧改性、增塑改性、耐热改性及其他功能性改性。最后指出增强聚乳酸熔喷法非织造材料的功能性是其应用推广的必要前提,通过对聚乳酸熔喷法非织造材料的改性研究分析,为后续聚乳酸熔喷法非织造材料的研究与发展提供理论基础。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0072
    摘要:
    随着核电的发展,其极端的环境对绝缘部件提出了更高的要求。玻璃纤维增强硅树脂由于优异的物理化学性能,被广泛应用于高温高电压的工况下。为了提高硅树脂的固化度并确保制品性能与材料特性相匹配,以压水堆(PWR)核电机组中控制棒驱动机构(CRDM)的磁轭线圈骨架作为玻纤增强硅树脂的模压成型制品,通过热重分析法和差示扫描量热法研究了硅树脂模塑料的固化热行为,优化了制品的模压工艺参数,采用热重分析和拉伸测试表征了制品的热稳定性和力学性能,研究了后固化参数对制品性能的影响。结果表明,与常温相比,175 ℃后固化24 h的制品抗拉强度增幅最大,提高了122%,热失重质量分数最小,减少了82.25%。硅树脂的失重固化和热氧化降解是影响制品性能的原因。磁轭线圈骨架模压成型工艺参数为模具温度130 ℃、成型压力50 MPa、保压时间10 min、固化温度175 ℃、烘烤时间24 h。成型制品通过了核电机组的热老化性能测试验证。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0099
    摘要:
    采用差示扫描量热法(DSC)对环氧树脂ERL-4221阳离子聚合固晶胶的反应动力学进行研究,并利用Kissinger模型对非等温数据进行分析。在阳离子固化剂质量分数为1.0%的条件下,该环氧固化体系的表观活化能为81.76 kJ/mol,表明该反应体系在常温下反应速度较慢,具有明显的潜伏特性。利用T-β外推法及等温固化过程确定了体系固化烘烤工艺为105 ℃ (30 min)+170 ℃(30 min)。同时,采用芯片剪切力测试及分层试验证实了工艺参数的有效性。研究结果可为该固晶胶固化工艺及应用提供理论指导
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0098
    摘要:
    采用不同摩尔比的9,9’-双[4-(4-硝基-3-羟基苯氧基)苯基]芴(BAHPPF)、3,5-二氨基苯甲酸(DABA)与六氟二酐(6FDA)进行共聚,再经热处理后得到一系列聚酰亚胺(PI)和具有交联结构的热重排(TR)聚合物膜。结果表明,随着热处理温度升高,热重排和交联反应同时发生,显著提高了层间距和膜材料对5种气体的渗透性。此外,随着DABA摩尔比增加,PI膜的玻璃化转变温度(Tg)和热分解温度稍有提升;同时,TR膜材料对H2,CO2,N2,O2和CH4的渗透性和理想选择性也获得了提高。其中,TR-7:3膜表现出了最高的气体渗透性,对H2,CO2,O2,N2和CH4的渗透性分别达到了320.9 Barrers,369.7 Barrers,54.3 Barrers,15.0 Barrers和11 Barrers;同时,TR-7:3和TR-6:4膜对CO2/CH4的理想选择性为33.6和40.6,接近2008 年的Robeson上限;而TR-9:1和TR-8:2膜对O2/N2的分离性能则超过了2008年的上限。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0097
    摘要:
    基于天然橡胶 (NR) 胶乳中大小橡胶粒子具有不同的分子结构,本研究通过离心分离得到小橡胶粒子 (SRP,平均粒径<300 nm) 和大橡胶粒子 (LRP,平均粒径≥300 nm),研究了不同SRP/LRP质量比(10: 0,7: 3,5: 5,3: 7和0: 10)对NR力学性能的影响。结果表明,硫化胶的扭矩差值和交联密度随SRP含量的增加而上升,拉伸强度、定伸应力、撕裂强度和硬度等常规力学性能也随之提高;Mooney-Rivlin方程对应力-应变曲线拟合的结果表明,拉伸诱导结晶的起始应变在SRP/LRP质量比为3: 7时达到最低。硫化胶的动态疲劳性能随LRP含量的增加先上升后下降,当LRP比例达到50%及以上时,样品的动态疲劳性能显著提高;在SRP/LRP质量比为3: 7时,温升和压缩永久变形最低、疲劳寿命最长。以上发现为通过调控橡胶粒子粒径,从而实现对NR性能进行设计提供了依据。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0096
    摘要:
    聚酰亚胺是人工合成的特种化学材料,具有高强高模、耐高温、绝缘、阻燃等优异特性,被广泛运用于航空航天、轨道交通、电气绝缘、高温过滤、特种防护等领域。然而,聚酰亚胺材料存在的界面活性低、化学惰性、表面光滑、疏水等问题,致使其与基体复合时分散性差、结合弱,限制着其发展。本文综述了聚酰亚胺材料界面活化的主要方法,在此基础上介绍了聚酰亚胺材料界面活性基团、接枝材料种类,探讨了现有聚酰亚胺材料界面活化及化学接枝策略的优缺点。最后,对聚酰亚胺材料未来改性方向提出了展望。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0095
    摘要:
    本论文通过差示扫描量热分析(DSC)、旋转流变仪测试,以及原位红外和二维光谱分析探究了可注塑成型天然橡胶(NR)复合物的硫化机理。DCS分析表明,NR橡胶复合物的最大放热峰出现在168 ℃附近,对应最大交联反应速率。进一步地,结合原位红外光谱测试探究了NR橡胶复合物外扰温度的升高(30~230℃),并研究了NR的交联反应过程。由原位红外光谱可知,随着温度升高,NR橡胶复合物中的甲基和亚甲基的吸收峰逐渐减弱,同时硫化交联反应不断消耗NR橡胶复合物中的-C=C-键。移动窗口二维相关红外(MW2D)光谱分析可以表明,天然橡胶中-C=C-转变发生在70 ℃和110 ℃,最大交联温度为177 ℃。本论文的研究结果对天然橡胶的硫化机理研究具有一定的借鉴意义。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0094
    摘要:
    磷酸酯键是人体内参与核酸和细胞膜合成的化学键,由磷酸或磷酰氯与醇羟基通过酯化反应形成。磷酸酯键具有高度稳定性、生物可降解性和一定的亲水性,且响应碱性磷酸酶(ALP)后会发生特异灵敏的断裂,在生物医学领域具有重要应用价值。本文阐述了磷酸酯键的合成机理和性质,重点突出了磷酸酯键基智能响应体系在细胞培养、骨修复、药物控释和生物探针等领域的研究进展,展望 了磷酸酯键基智能响应体系的未来发展方向。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0093
    摘要:
    为探究梯度结构对双组份纺粘水刺超细纤维非织造布透气性能的影响,采用三步法工艺制备了系列梯度结构双组份纺粘水刺超细纤维非织造布并测试其特征参数;利用Geodict软件建立了梯度结构双组份纺粘水刺超细纤维非织造布的三维纤维分布模型,分析了梯度结构对超细纤维非织造布的流速、流线和流场压力的影响规律,预测了其透气系数,结果分别为3544.07 mDarcy,2527.90 mDarcy,2320.68 mDarcy,1860.18 mDarcy和1770.46 mDarcy;得到的模拟结果与实验数据吻合良好,验证了模拟结果的有效性,揭示了梯度结构和性能之间的构效关系,且表明梯度结构明显的双组份纺粘水刺超细纤维非织造布具有较高的透气性能。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0092
    摘要:
    制备了一系列环氧度的环氧化杜仲胶(EEUG)并用于改性异戊橡胶(IR),采用不含补强填料的胶料配方进行硫化。重点研究了环氧度对IR/ EEUG并用胶的硫化特性、结晶结构以及静态和动态力学性能的影响。利用差示扫描量热法、偏光显微镜和原子力显微镜分析了EEUG的聚集态结构和IR/ EEUG的结晶结构和相结构。结果表明,EEUG由结晶结构转变为无定形结构的临界环氧度为21.0%(摩尔分数)。环氧度为14.3%、EEUG用量为 10 phr的硫化胶90IR/10EEUG-14.3中可见少量微小晶体,且随着EEUG-14.3用量增加,IR/EEUG硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率下降。随EEUG环氧度增加,90IR/10EEUG硫化胶的拉伸强度和断裂伸长率同时增加,90IR/10EEUG-21.0拉伸性能最佳。EEUG-21.0处于结晶结构向无定形结构转变的临界状态,容易发生应变诱导结晶,甚至通过EEUG和IR分子间相互作用引发IR应变诱导结晶。EEUG的存在提高了IR硫化胶0 ℃时 tanδ值、降低了60 ℃ 时tanδ值,说明适宜环氧度的EEUG可同时改善IR的抗湿滑性和滚动阻力。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0091
    摘要:
    无论从生物医学到水净化系统,刺激响应和自愈合的新型水凝胶材料凭借其多种协同功能,表现出不同的潜在应用。然而,所得材料往往具有明显的弱点和脆性,力学性能欠佳。在这项工作中,提出了一种新型仿生贻贝足丝的改性多巴胺共轭聚天冬酰胺(PHEA-DOPA)与氧化石墨烯(GO)构筑的水凝胶(PHEA-DOPA/GO)。以GO纳米片和硼酸(H3BO3)作为交联剂,与PHEA-DOPA的极性官能团相互作用。与不含GO的PHEA-DOPA凝胶相比,含有GO的凝胶在储能模量和损耗模量方面均增加了10倍、拉伸强度增加了1.5倍。此外,含GO的PHEA-DOPA水凝胶表现出快速和自主的自愈合性质,使得该材料成为生物医学中备受青睐的生物相容性水凝胶。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0090
    摘要:
    以黄原酸酯/过氧化苯甲酰(BPO)引发体系引发醋酸乙烯酯(VAc)自由基可逆加成-断裂-链转移(RAFT)溶液聚合制备聚醋酸乙烯酯(PVAc),醇解后制得聚乙烯醇(S-RAFT)。利用凝胶渗透色谱测其相对分子质量及其分布。通过核磁共振氢谱研究S-RAFT的立构规整度,使用分光光度计研究聚乙烯醇(PVA)的聚集态。通过与6种不同PVA原料以及3种市售偏光基膜的立构规整度和聚集态比较,发现S-RAFT和市售光学基膜的PVA原料的立构规整度相似,间同等规立构(rr)含量和结晶度普遍比PVA原料高。比较S-RAFT其他PVA原料及市售基膜制成的偏光膜性能后发现,S-RAFT的成膜性好、偏光度高,具有较高的拉伸模量,有望成为制备高端偏光片的原料。另外,通过与VAc传统自由基聚合醇解产物(S-FRP)对比,详细推导以黄原酸酯为链转移剂的RAFT制备高间同结构PVA的过程,提出了黄原酸酯的“顺式热分解”机理。
    优先出版日期:  2022-07-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0087
    摘要:
    使用核磁共振氢谱对乳液聚合法制备的丁腈橡胶序列结构进行表征,使用差示扫描量热仪表征丁腈橡胶的玻璃化转变温度(Tg)。结果表明,对乳液聚合的丁腈橡胶,丁腈橡胶呈现ABA\BBA\BAB\BBB的4种序列结构,反应过程中随转化率的增长,ABA\BBA\BAB\BBB不同序列结构含量也呈现规律性变化,序列结构ABA\BBA\BAB的含量逐渐下降、BBB序列结构含量呈上升趋势。对含有不同丙烯腈含量的丁腈橡胶序列结构进行表征发现,序列结构BAB\BBA\BAB的含量逐渐上升、BBB序列结构的含量呈下降趋势。丁腈橡胶BBB序列中的1, 2-丁二烯结构含量提高影响丁腈橡胶的玻璃化转变温度。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0082
    摘要:
    以三(2-羟乙基)异氰尿酸酯(THEIC)、衣康酸酐(ITA)、9,10-二氢-9-氧杂-10-磷杂菲-10-氧化物(DOPO)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料,合成了结构明确的含磷-氮丙烯酸树脂(TIDG),并将其添加到聚氨酯丙烯酸酯(PUA)体系中,经紫外光固化后制备得到含磷-氮阻燃元素的PUA涂层。通过万能试验机、热失重、锥形量热、扫描电镜及拉曼光谱等测试了涂层的力学性能、热稳定性、燃烧性能和阻燃机理。结果表明,加入TIDG后,涂层的附着力、铅笔硬度和拉伸性能都得到了提升。从涂层的热重曲线看出,添加TIDG后PUA/DITG涂层的残炭量增大。此外,相较于纯PUA涂层,添加了40% TIDG的PUA涂层的热释放速率峰值和总热释放量分别降低了35.2%和42.1%。扫描电镜和拉曼测试表明,磷-氮协同效应能加速涂层形成致密膨胀结构的炭层。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0081
    摘要:
    以微晶纤维素、壳聚糖为双网络单元,以氢氧化钠/尿素/水为溶剂体系、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)为改性剂,采用“冻融-浸渍”两步法制得超疏水纤维素/壳聚糖复合气凝胶。研究结果表明,该复合气凝胶呈现三维互穿多孔结构,其接触角随着MTMS的加入,先逐渐增大后急剧减小,当MTMS的浓度为1.96 g/μL时,疏水效果最好,接触角可达到151°。此外,该气凝胶具有良好的油/水选择性吸收能力,吸油量最高达到9.3 g/g,且经过5次再生循环后,对于异丙醇的吸附量仍能保持初始值的92.8 %,是一种良性可再生的生物质基吸油材料。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0080
    摘要:
    采用动态硫化技术制备的热塑性硫化胶(TPVs),具备弹性、热可塑性及回收再利用性能,发展前景广阔。但目前大多数TPVs为石油基热塑性硫化胶,所选用的原材料来源于石化资源,与“绿色环保”理念不符,因此由生物基聚合物(生物基橡胶、生物基塑料等)制备的TPVs逐渐成为研究热点。本文主要综述了TPVs的制备工艺和近年来基于塑料相为聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、橡胶相为杜仲胶(EUG)以及其他一些生物基材料制备的生物基TPVs的研究进展,并对生物基热塑性硫化胶的发展进行展望。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI:
    摘要:
    以4,4’- 双马来酰亚胺二苯甲烷(BMI-1)、双酚A型氰酸酯(BADCy)和酚酞型聚芳醚砜(PES-C)为原料通过加入发泡剂合成了双马来酰亚胺/氰酸酯耐高温发泡胶。通过差示扫描量热分析和红外表征分析了树脂的固化行为。扫描电子显微镜分析表明,该发泡胶发泡均匀细腻(平均泡孔直径0.275 mm)。热重分析结果表明,该发泡胶具有很高的耐温性:空气和氮气氛围下10%分解温度分别为393 ℃和412 ℃。发泡胶在9.375 GHz频率下的介电常数1.65、介电损耗为0.0057,展现了优异的介电性能。管剪测试表明,该发泡胶具有优异的黏结性能和耐温性能,-55 ℃、25 ℃和150 ℃管剪强度均大于7 MPa,205 ℃管剪强度不小于4 MPa。与多种材料的抗拉测试结果表明该发泡胶与各种材料具有优异的黏结性能,铝-铝抗拉强度9.2 MPa、钛-钛抗拉强度5.9 MPa、双马基复材-双马基复材抗拉强度5.9 MPa。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0078
    摘要:
    利用干粉共混法制备了超高分子量聚乙烯(UHMWPE)/聚烯烃弹性体(POE)共混材料,研究了POE含量对UHMWPE/POE共混材料微观结构、流变性能、结晶性能及力学性能的影响。结果表明,POE在UHMWPE基体中分散较均匀,能与UHMWPE基体保持部分结合,且POE的加入对UHMWPE的结晶性能有促进作用。随POE含量增加,冲击强度和拉伸强度有所下降,断裂形式逐渐由韧性转为脆性;POE的加入能够较大的改善UHMWPE的挤出性能,当POE质量分数为5%时,所制备的UHMWPE/POE共混材料既能保持一定力学韧性,又能有较好的熔体流动性能。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0077
    摘要:
    聚酰亚胺是由二胺和二酐单体通过缩聚反应生成的一类含有酰亚胺环的高性能聚合物,具有高热稳定性、高力学性能、结构多样性、良好的成膜性和分离性能等优点,在分离膜领域得到广泛应用,但在气体分离方面仍然受罗伯逊上界的限制。本文综述了聚酰亚胺及膜的制备以及聚酰亚胺气体分离膜的改性方法,简述了聚酰亚胺气体分离膜目前存在的核心问题,从物理共混、交联改性、分子结构设计、制备热重排聚合物及碳分子筛膜5个方面,重点回顾了聚酰亚胺气体分离膜的改性研究进展。研究指出,随着工业上对聚酰亚胺气体分离膜性能要求的不断提高,开发新型聚酰亚胺制膜材料、优化聚酰亚胺膜材料的性能以及简化聚酰亚胺气体分离膜的制备和改性方法成为未来聚酰亚胺气体分离膜的研究重点。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0076
    摘要:
    以α,ω-端羟基聚甲基三氟丙基硅氧烷为初始聚合物,通过与含氢硅氧烷脱氢缩合合成了相对分子质量、官能度和官能团各异的6种氟硅聚合物(M1~M4,M5和E1)。通过傅里叶变换红外光谱和核磁共振波谱对封端聚合物进行了表征,并通过流变学手段研究了聚合物在室温交联硫化过程中黏度(η)和模量(G′和G″)的变化,为交联反应速率提供依据。结果表明,封端聚合物在不外加交联剂时亦能发生自交联。当采用同一交联剂M1时,与初始聚合物H4相比,封端后的聚合物M4具有较快的黏度上升趋势和交联反应速率,溶胶-凝胶转变点的时间由2 h以上缩短为22.5 min,原因在于烷氧基封端降低了三氟丙基侧基对活性端基的屏蔽作用,因而反应性大为提高。以M2~M4为基础聚合物制得的氟硅密封胶,具有较好的交联密度、力学性能和耐高低温性能。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0074
    摘要:
    以5-氟尿嘧啶(5-Fu)为模型药物、戊二醛为交联剂,采用撞击流-射流空化(IS-JC)耦合反相乳液过程制备纳米级5-Fu壳聚糖微球。考察油相种类和壳聚糖溶液流变学性质(CS-Rhep)对微粒大小、粒度分布、表面形貌和产率的影响规律,并利用扫描电镜、红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)和热重分析(TGA)对微球的形貌、结构和性能进行表征。结果表明,IS-JC成功制备出粒度小、分布窄、分散性好、颗粒饱满,且表面光滑的5-Fu壳聚糖微球,其最小粒径和多分散指数分别为392.3 nm和0.535,交联固化40 min产率可达43.15%;微球大小、粒径分布、表面形貌和微粒的生成对CS-Rhep表现出较强依赖性;与石蜡油相比,空化下棕榈油更适合作为有机分散介质。FT-IR显示 ,5-Fu 成功包埋于微球之中;XRD显示,微球以无定形结构存在;TGA显示,微球对5-Fu的包埋降低了其热稳定性;棕榈油分子结构在IS-JC作用下未发生氧化和降解。IS-JC强化乳液交联过程制备出的粒度分布窄的纳米级壳聚糖载药微球,在纳米生物材料制备领域具有广阔的应用前景。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0075
    摘要:
    针对复杂含油废水的处理,发展能同时分离油水混合物并能降解其中酚类等有机污染物的技术是未来油水分离膜的研究重点。本文以聚醚砜(PES)为膜材料,通过双凝固浴相转化法制备了高通量、抗压密性好的海绵孔结构PES基膜。通过在膜表面共沉积聚多巴胺(PDA)和聚乙烯亚胺(PEI)来负载孤立铁物种(4A-Fe)催化剂颗粒,得到4A-Fe/PES膜。考察了4A-Fe/PES膜的油水分离性能和苯酚催化降解性能。结果显示,4A-Fe/PES有较好的亲水性、优异的水下超疏油性以及抗油黏附性。且在动态分离乳化油水混合物的同时,实现了对油水乳液中苯酚的有效降解。在pH=2时,溶液循环50 min后膜对苯酚降解率达到98.4%,此过程中油水乳液的分离效率保持在99.8%,且重复使用3次后,膜的分离效率仍然能达到94.2%以上。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0073
    摘要:
    氰酸酯树脂(CE)是一种在航空航天应用广泛的高性能树脂,但其固化温度高、韧性差等缺点影响其应用领域。本文利用超支化环氧树脂(E102)改性CE,系统研究E102对CE体系的固化行为、热性能和力学性能的影响规律。结果表明,E102对CE固化具有显著的促进效果,能降低固化峰值温度16.3 ℃,同时能明显增强增韧CE树脂,可使CE树脂的冲击强度和弯曲强度分别提高42.27%和16.95%,且能很好地保持树脂的耐热性和较高的玻璃化转变温度(282.4 ℃)。并利用动态力学热分析和扫描电镜证实了界面相互作用和树脂之间的良好相容性,阐述了均相增强增韧机理。该结果对降低CE固化温度和制备高韧性的CE树脂及其复合材料具有重要指导意义,有利于其在高新技术领域的广泛应用。
    优先出版日期:  2022-07-04 , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0071
    摘要:
    当前,锂二次电池普遍采用有机碳酸酯液态电解质,存在易泄露、易燃烧、甚至爆炸等安全隐患;聚合物固态电解质能够有效克服传统液态电解质的缺陷,同时具有质量轻、可加工性好、与电极界面兼容性好等优点,在固态锂电池领域具有十分重要的应用前景。聚环氧乙烷(PEO)固态电解质是研究最早、应用最广泛的聚合物固态电解质体系。本文综述了目前PEO聚合物固态电解质的现状,重点从离子电导率改性、电化学窗口改性、机械强度改性和阻燃性能改性4个方面介绍了其改性策略;最后,展望了PEO聚合物固态电解质的发展趋势。
    优先出版日期:  2022-06-08 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0068
    摘要:
    以低成本、环境友好且具有优异三维网状多孔结构的丝瓜络(TG)纤维作为支撑骨架,聚乙二醇(PEG)作为相变材料,结合物理吸附和聚氨酯(PU)膜封装技术制备了TG@HPEG@PU相变复合材料(PCCs),并对其形貌结构、调温性能、热能存储性能和热稳定性等进行了测试分析。结果表明,TG纤维具有高PEG吸附率(~82 %),PU膜封装解决了PEG易泄漏性能。红外热像仪分析表明,TG@HPEG@PU具有优异的热管理能力,归因于其温度变化的延迟响应。差示扫描量热仪分析显示,TG@HPEG@PU的熔融/结晶焓分别为186.4 J/g和176.1 J/g,呈现优异的储热能力。热重分析显示,TG@HPEG@PU在中低温范围内具有良好的热稳定性能。该复合材料可望在建筑节能、热能管理和热红外隐身等领域得到广泛应用。
    优先出版日期:  2022-06-08 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0109
    摘要:
    为开发具有一定防水透湿功能的绿色环保可降解医用防护材料,制备了聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)微孔膜/汉麻水刺非织造布复合膜。首先,采用水刺工艺将汉麻、棉纤维混合制备非织造布,然后利用非溶剂致相分离法在汉麻/棉水刺非织造材料上制备PBAT微孔膜。对不同铸膜液浓度、不同预蒸发时间、不同膜厚度微孔膜/水刺非织造布复合膜的平均孔径进行单因素实验,并通过响应曲面试验优化了复合膜的最优工艺。探究了覆膜前后材料的力学性能、孔径、接触角、耐静水压和透湿性能并进行对比分析。结果表明,PBAT微孔膜最佳制备工艺条件如下所示,铸膜液浓度为14.34 %、预蒸发时间为44.63 s、膜厚度为0.16 mm。使用最优工艺制备的复合膜力学性能与耐静水压均大于水刺非织造材料、孔径和透湿量均小于水刺非织造材料、接触角略小于水刺非织造材料。
    优先出版日期:  2022-06-08 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0083
    [摘要] (238) [HTML] (0) [PDF 1.90 M] (140)
    摘要:
    本文首次使用超临界二氧化碳釜压发泡技术制备了生物可降解聚丁二酸对苯二甲酸丁二醇共聚酯(PBST)发泡颗粒。核磁共振分析结果表明,PBST中丁二酸的摩尔分数是55 %,差示扫描量热分析结果表明,PBST的玻璃化转变温度和熔点分别是-16 ℃和118 ℃。热重分析结果表明,PBST的分解温度是312 ℃。研究了渗透温度、渗透时间和渗透压力对PBST发泡颗粒密度和发泡倍率的影响。结果表明,当渗透温度从60 ℃增加到80 ℃,PBST发泡颗粒的密度逐渐降低、发泡倍率逐渐增大。PBST发泡颗粒放置1 d后,密度会增加,发泡倍率会降低。继续增加放置时间至7 d,密度和发泡倍率都保持不变;当渗透时间从1 h延长到2 h,PBST发泡颗粒的密度逐渐降低,发泡倍率逐渐增加。当渗透时间从2 h延长到3 h,PBST发泡颗粒的密度和发泡倍率保持不变;当渗透压力从10 MPa增加到12 MPa,PBST发泡颗粒的密度逐渐降低,发泡倍率逐渐增加;当渗透压力从12 MPa增加到14 MPa时,PBST发泡颗粒的密度和发泡倍率保持不变;PBST发泡颗粒的最佳渗透温度是70 ℃、渗透时间是2 h、渗透压力是12 MPa。扫描电镜结果显示,PBST发泡颗粒的平均泡孔在10 μm左右。
    优先出版日期:  2022-05-09 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0069
    摘要:
    本文以4,4""-对苯二氧双邻苯二甲酸酐(HQDPA)和不同比例的4,4""-二氨基二苯醚(ODA)及3,5-二氨基苯甲酸(DABA)为反应单体,通过共聚的方法,制备了一系列聚酰胺酸(PPA),将其涂覆于铜箔表面,通过热酰亚胺化后得到无胶型挠性覆铜板(FCCL)。研究表明,当二胺为DABA时,聚酰亚胺的力学性能和热学性能最好,表面接触角为61.3°,热膨胀系数为24×10-6 K-1,介电常数为3.58,制备得到的FCCL的剥离强度达到1.18 N/mm。这种含羧基结构的聚酰亚胺的性能可以满足无胶型挠性印制电路对基底膜材料的尺寸稳定性和粘接性能的要求。
    优先出版日期:  2022-04-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0049
    摘要:
    高分子材料以其优良的性能在生产、生活中具有广泛的应用,但是不可避免会因为裂纹的产生而影响其性能。受自然的启发,自修复材料应运而生。自修复材料根据修复类型可以分为外援型和本征型自修复材料,是材料科学发展的最新方向,受到了密切的关注,在皮革涂层领域得到了初步的应用。本文对自修复材料类型及其在皮革涂层领域的应用情况进行了综述,并讨论了皮革自修复涂层的未来发展方向。
    优先出版日期:  2022-04-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0043
    摘要:
    膜污染是制约膜快速发展的瓶颈之一,如何在源头上抑制微生物在膜表面的黏附和生长繁殖,已成为膜污染研究的热点之一。本文以聚砜超滤膜为支撑层,利用间苯二胺和三甲酰氯发生界面聚合反应,制备出聚酰胺反渗透复合膜。用聚乙烯亚胺(PEI)通过连续界面聚合法对反渗透膜进行抗菌性能优化改性。通过探究PEI反应参数对膜性能的影响,确定了优化改性的最佳参数,对改性膜的分子结构、表面性能以及膜性能进行了研究。结果表明,当PEI反应的质量分数为2%,反应时间为60 s,热处理为100 °C和5 min时,改性膜的性能最好。膜表面的亲水性和荷电性的双重提升有助于膜性能的提高。与原膜相比,所制备膜的截留率由96.6%提升至98.9%,水通量由35.7 L/(m2·h)增加到49.9 L/(m2·h);选用革兰氏阴性大肠杆菌和革兰氏阳性葡萄球菌对膜抗菌性能进行了评价,所制备的膜对2种细菌的抑菌率分别可达95.8%和96.3%,通过PEI改性实现了膜分离性能和抗菌性能的同步提升。
    优先出版日期:  2022-04-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0044
    摘要:
    挤出成型是聚合物加工领域出现得较早且应用最广泛的技术之一,聚合物传统挤出成型过程中存在的挤出胀大、扭曲变形等问题严重阻碍了该技术的进一步发展及其推广应用。聚合物气辅挤出是本世纪初发展起来的一种新型成型工艺,通过在口模内壁与熔体表面间形成稳定的气垫膜层,使熔体以完全滑移非粘着方式挤出成型,改善了口模内熔体的流场分布,从而有效减小甚至消除了传统挤出过程中存在的影响制品质量的固有问题。该技术因具有节能、环保、改善制品质量等优良特性,自问世以来即受到聚合物加工领域诸多学者的广泛关注,相关研究成果对丰富和发展聚合物成型理论及其加工技术的进一步推广应用均具有重要的科学意义和工程价值。本文综述了聚合物气辅挤出成型问世以来国内外研究进展,主要介绍了该技术的成型机理和成型装置,气体辅助单层挤出、双层共挤、微管挤出及气垫膜层等方面的研究方法与研究成果,并在综述现有的研究基础上展望了气辅挤出成型的研究趋势。
    优先出版日期:  2022-04-25 , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0054
    摘要:
    以轻木为原料,通过脱基质处理结合表面改性工艺(2,2,6,6-四甲基哌啶氮氧化物TEMPO氧化和乙酰化),制备获得了一系列高强度柔性木材膜,并系统地研究了不同处理方法对木材膜力学性能、光学性能、宏/微观形貌、表面特性及结晶结构等的影响。结果表明,脱基质处理后所得木材纤维骨架在干燥过程中能够形成具有致密层状结构的木材膜试样,其密度提高了近5倍。进一步TEMPO氧化及乙酰化处理后,木材膜试样的透光性及力学性能均有显著提升。其中,TEMPO木材膜透光率近61.8%,断裂拉伸强度为180.29 MPa;而乙酰化木材膜断裂拉伸强度达264.14 MPa,几乎是轻木的14倍;并进一步作为柔性基材,制备获得了一种智能防伪标签。研究结果可为促进木材的高值化利用提供理论依据与技术支持。
    优先出版日期:  2022-04-22 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0011
    [摘要] (106) [HTML] (0) [PDF 4.65 M] (132)
    摘要:
    环氧树脂增韧改性一直伴随其应用发展,纳米粒子增韧环氧树脂具有独特的性能,两侧具有不同组成的Janus纳米片具有更高的比表面积和更加丰富界面行为。本文采用乳液界面溶胶凝胶法制备了各向异性的二氧化硅基Janus纳米片(JNS),并用于增韧环氧树脂(EP)。结果表明,JNS固体颗粒对EP同时具有增韧和增强作用,两侧均能参与环氧树脂交联聚合的JNS2嵌入三维的聚合物骨架网络,双侧的界面作用力大于只有亲水侧的氨基参与环氧树脂交联聚合的JNS1。当JNS2的质量分数为0.5%时,EP/JNS2的冲击强度和断裂伸长率均最大,比纯EP分别提高了57.08 %和58.68 %。EP/JNS复合材料的刚性和玻璃化转变温度增加,热稳定性有所提高。
    优先出版日期:  2022-04-22 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0051
    摘要:
    利用具有油相隔离层的微流控法连续可控制备了海藻酸钙(CaAlg)中空微纤维。内外相流体通过微流控装置出口挤出,通过调整装置出口与凝固浴液面距离、外相流速和收集速度在油相隔离层中形成同轴射流,射流突破油水相界面进入凝固浴后交联形成CaAlg中空纤维。实验中,微流控装置出口与凝固浴液面的最优距离为2 mm,外相流速越大,收集速度越小,射流越稳定。在形成稳定射流的条件范围内,制备得到了结构均一的CaAlg中空纤维,通过调整内外相流速和收集速度可以精确调控中空纤维的直径。根据流动连续性方程建立了简单的分析模型用于中空纤维直径的预测,该模型给出了内相流速、外相流速、收集速度与纤维直径的显式关系,并根据实验数据验证了模型预测的准确性。
    优先出版日期:  2022-04-14 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0046
    摘要:
    木质素是自然界中含量第二大的天然三维网状的高分子聚合物。以制浆造纸废料或生物质炼制中的工业木质素为原料,制备出具有特殊功能的高附加值材料,实现木质素的高效优化利用,这对解决化石资源日趋紧缺及环境污染等问题具有重要意义。本文首先评价了木质素作为功能性材料的潜在反应特性与应用潜力,介绍了国内外木质素基功能材料的最新研究进展,详细总结了木质素基功能材料在聚氨酯、聚酯、环氧树脂、酚醛树脂、电极储能、碳纤维、纳米粒子以及其他方面的不同制备工艺,评述了木质素微观结构及制备工艺对材料结构特性和应用性能的影响。
    优先出版日期:  2022-04-14 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0048
    摘要:
    目前,水体污染和气体污染是环境污染中较为突出的2个问题。在解决污染的诸多办法中,吸附法因适应性好、操作简单而倍受研究人员的青睐。在诸多吸附材料中,纤维素气凝胶具有高比表面积、高孔隙率、可再生性、良好的生物相容性和降解性等优良特性,因此成为吸附分离领域的研究热点。本文着重介绍了纤维素气凝胶吸附重金属离子、油类、染料、有机物、盐类、PM2.5等污染源的机理、改性处理和应用,探讨了纤维素气凝胶在吸附分离领域存在的主要问题和面临的挑战,并对未来的发展前景进行了展望。
    优先出版日期:  2022-04-12 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0041
    摘要:
    制备马来酸酐接枝聚乙烯(LLDPE-g-MAH)/乙烯-丙烯酸共聚物(EAA)和马来酸酐接枝聚乙烯(LLDPE-g-MAH)/乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)2种共混物,从共混物熔体的动态流变行为和温度依赖性两方面分析界面作用强度差异的原因。结果表明,LLDPE-g-MAH /EAA和LLDPE-g-MAH /EVA共混物作为黏合层,前者的剪切强度和剥离强度比后者高22.0 %和80.8 %;随着温度升高,前者的松弛指数(λ)先增加后减小,共混物的温度依赖性与LLDPE-g-MAH相一致,后者的松弛指数不受温度影响;LLDPE-g-MAH /EAA共混物的时温叠加(TTS)在整个频率区曲线完全不重合;后者的TTS曲线在高频区基本重合,低频区无法重合;前者的松弛时间逐渐缩短;后者的松弛时间与温度无关。
    优先出版日期:  2022-04-07 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0042
    摘要:
    为提高玄武岩纤维(BF)增强环氧树脂(EP)复合材料的力学性能,本文通过接枝硅烷偶联剂KH550来提升BF与EP之间的界面强度。采用衰减全反射红外光谱、X射线光电子能谱仪、原子力显微镜、扫描电子显微镜、界面剪切强度测试和拉伸测试研究BF表面KH550的接枝率对复合材料界面粗糙度、界面强度以及拉伸强度的影响。结果表明,KH550的成功接枝可以增加BF的表面粗糙度以及复合材料的界面强度;随着KH550接枝率的增加,BF表面形貌呈现“光滑-粗糙-光滑-粗糙”的变化过程,复合材料的界面强度及力学性能也呈现先增大后减小的趋势。当KH550接枝率达到5%~6%时,KH550-BF表面均匀光滑,复合材料的界面强度和拉伸强度达到最大,分别为48 MPa和298 MPa。当接枝率超过6%,过量的KH550在BF表面的不均匀分布形成结构缺陷和应力集中,进而导致复合材料界面强度和力学性能的降低。
    优先出版日期:  2022-04-02 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0039
    摘要:
    以二氨基二苯甲烷(DDM)和聚磷酸铵(APP)为原料,通过离子交换反应合成二氨基二苯甲烷改性聚磷酸铵(DDP),利用傅里叶变换红外光谱、核磁共振对DDP结构进行了表征。通过LOI和UL94测试、锥形量热分析、热重分析、力学性能测试分析DDP对环氧树脂的阻燃性能、成炭行为、热稳定性和力学性能的影响。结果表明,DDP在环氧树脂中表现出优异阻燃性能,添加15%DDP可使阻燃环氧树脂的总热释放量和热释放速率峰值相比于纯EP分别降低32.3%和40.8%,LOI值达到37.1%并达到UL94 V-0级。热重分析表明,DDP有效增强了环氧树脂的成炭能力,其中15%DDP阻燃环氧树脂在800 ℃时的成炭量达到34.2%。力学性能分析表明,相同添加量的DDP相比于APP能赋予环氧树脂更佳的力学性能,其中15%DDP阻燃环氧树脂的拉伸强度达到35.9MPa、弹性模量达到3844.7 MPa。
    优先出版日期:  2022-03-31 , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0037
    摘要:
    对静电纺丝制备的聚丙烯腈(PAN)纳米纤维膜进行连续预氧化碳化处理,借助差式扫描量热仪、红外光谱、扫描电镜、元素分析、拉曼光谱、体密度、力学性能等表征和测试方法,综合分析了纳米纤维膜在预氧化碳化过程中的结构性能演变。研究结果表明,相较于微米级的PAN聚合体,纳米纤维具有更低的环化活化能,当氧化纳米纤维的氧含量为8.3%时,得到的碳纳米纤维膜综合性能较佳,其密度、碳收率和拉伸强度分别为1.799 g/cm3,59.8%和29.6 MPa。
    优先出版日期:  2022-03-31 , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0036
    摘要:
    采用多元醇法合成了银纳米线(AgNWs),并使用油酸(OA)对其进行表面改性;然后采用溶液浇铸法制备了PLA/AgNWs纳米复合材料。通过X射线衍射和傅里叶变换红外光谱表征了AgNWs的晶体结构、微观形貌和组成。扫描电子显微镜结果显示,AgNWs的长径比约为428,修饰OA后的AgNWs在聚乳酸(PLA)基体中均匀分散。使用差示扫描量热仪和偏光显微镜研究了PLA/AgNWs的玻璃化转变和结晶行为,结果表明,加入AgNWs使PLA基体的玻璃化转变温度下降了5~6 ℃;等温和非等温结晶行为研究显示,少量的AgNWs能够促进PLA结晶,而过量的AgNWs对PLA的结晶有一定的阻碍作用;当AgNWs质量分数为5%,PLA基体的成核密度、结晶度、结晶速率达到最大。
    优先出版日期:  2022-03-25 , DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0035
    摘要:
    采用高内相乳液模板法,以甲基丙烯酸丁酯(BMA)和甲基丙烯酸甲酯(MMA)为单体、二乙烯苯(DVB)为交联剂、失水山梨醇油酸酯(Span 80)为乳化剂、偶氮二异庚腈(AVBN)为引发剂,合成了可压缩、高弹性的P(BMA-co-MMA)多孔吸油树脂。采用红外光谱和扫描电镜对多孔树脂的结构进行表征,并测试了多孔树脂的力学性能,考察了单体配比和表面活性剂用量对树脂吸油性能的影响,评价了其油水分离性能。结果表明,以m(BMA):m(MMA)=7:3,Span 80用量占单体总质量的16.67 %,制备的P(BMA-co-MMA)多孔树脂的吸油性能最佳,对二氯甲烷的吸附量高达51.95 g/g,保油率可达93 %以上。此外,该多孔树脂具有良好的超亲油疏水性,水接触角(WCA)可达到143°,与油接触角接近0°,能够在20 s内完全吸附水中的甲苯,有望在油水分离方面得到应用。
    优先出版日期:  , DOI: doi:10.16865/j.cnki.1000-7555.2022.0033
    摘要:
    设计制备兼具优异力学性能和电磁屏蔽性能的复合材料是一个难题。在本文中,通过预先构筑具有三维结构的四针状氧化锌负载银(Ag@T-ZnO)和二维石墨烯纳米片(GNS)的混杂导电网络,随后灌注环氧树脂固化得到具有沉积结构的Ag@T-ZnO/GNS/EP复合材料,系统研究Ag@T-ZnO和GNS的配比对复合材料屏蔽效能和力学性能的影响规律。当Ag@T-ZnO和GNS总质量分数为复合材料的20%且二者的质量比为9:1时,二者之间的协同作用以及独特的沉积导电网络结构赋予复合材料优异的屏蔽效能和力学性能,在X波段的平均屏蔽效能可以达到83.8 dB,拉伸性能则可达到51.6 MPa。本文可为设计制备兼具优异力学性能和屏蔽性能的复合材料提供新的思路。
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    2019,35(4):26-32, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0097
    [摘要] (1031) [HTML] (0) [PDF 2.80 M] (84)
    摘要:
    针对高抗冲聚乳酸材料阻燃性差的缺点,文中以次磷酸铝(AP)为阻燃剂,研究了其对聚乳酸、聚碳酸酯、抗冲改性剂和增容剂构成的高抗冲材料PLA-PC/ADR/BPM的阻燃性能、燃烧性能和热分解行为的影响。结果表明,AP有效改善了PLA-PC/ADR/BPM的阻燃性能。当AP为19 phr时,PLA-PC/ADR/BPM通过样品厚度为3.2 mm时的垂直燃烧V-0级,氧指数达29.5%。同时,锥形量热测试结果显示,19 phr的AP使PLA-PC/ADR/BPM材料燃烧过程中热释放速率峰值、总烟释放、总热释放均出现明显下降,而高温700 ℃的残余物质量显著上升。热分析结果证明,PLA-PC/ADR/BPM中引入AP后,材料的热分解行为在410~550 ℃范围内产生显著变化,AP使得材料高温热稳定性明显提高。结合燃烧测试和热分析测试结果证明,AP可有效改善高抗冲聚乳酸PLA-PC/ADR/BPM的阻燃性能,且燃烧过程中固相阻燃作用明显。
    [摘要] (1015) [HTML] (0) [PDF 2.08 M] (43)
    摘要:
    以碳化二亚胺改性MDI(MM103)、1,4-丁二醇(BDO)和聚碳酸1,6-己二醇酯二醇(PCDL)为原料,采用一步熔融法合成了系列聚碳酸酯型形状记忆聚氨酯弹性体(PCPU)。通过红外测试、差示扫描量热测试、硬度测试、拉伸强度测试、吸水率测试和形状记忆性能测试研究了硬段含量对材料性能的影响。结果表明,随着硬段含量的增加,PCPU的硬度逐渐增大,吸水率、拉伸强度和断裂伸长率均是先增加后减小;硬段含量为15%~20%时,PCPU的形状固定率和形状恢复率最高。
    2020,36(1):6-12, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0359
    摘要:
    以聚苯乙烯为大分子引发剂,丙烯酸聚硅氧烷酯为单体,通过原子转移自由基聚合制备苯乙烯-丙烯酸聚二甲基硅氧烷酯共聚物。将所得聚合物旋涂于聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)薄膜表面,研究共聚物中不同硅氧烷含量对聚酯薄膜性能的影响。通过核磁共振和红外光谱表征了丙烯酸聚硅氧烷酯单体及与苯乙烯共聚产物的结构,结果表明实验成功制备出了苯乙烯共聚物;凝胶渗透色谱结果表明聚合物的相对分子质量与设计相对分子质量相接近,并且相对分子质量分布系数均小于1.4,说明反应具有一定可控性;紫外-可见光分光光度计结果表明聚合物的折射率随着嵌段聚合物中硅氧烷含量的降低而增加;通过场发射扫描电镜(FE-SEM)对改性前后的聚酯薄膜进行观察,结果显示聚酯薄膜表面形成了蜂窝状多孔结构,从而有效改善了薄膜的透光性。总体研究结果表明,随着共聚物中硅氧烷含量的增加,聚酯薄膜的水接触角和透光率均呈先增后减的趋势。当共聚物中硅氧烷含量为19.6%时,PS-PDMS嵌段共聚物折射率为1.38,涂覆在PET表面后薄膜透光率达到92.6%,水接触角为120°。
    2020,36(1):175-182, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2020.0006
    摘要:
    膜蒸馏技术以其极高的截留率和温和的操作条件等优势成为膜分离技术中一个重要的分支,并成功应用于海水苦咸水淡化、工业废水处理及食品加工等领域。中空纤维膜以其高的装填密度和自支撑结构极大地降低了传质阻力,从而实现膜蒸馏过程中的高通量和高选择性。近年来,随着膜蒸馏用中空纤维膜制备技术的日益扩充和成熟,限制其工业化发展的膜蒸馏过程因素如中空纤维膜组件的设计和优化、使用过程中出现的膜表面结垢及膜污染等也逐渐得到重视。文中从中空纤维膜组件优化、膜污染、组合工艺及应用等方面综述了中空纤维膜膜蒸馏过程的研究进展,并对其膜蒸馏过程中亟待深入研究的内容和其应用前景进行了展望。
    摘要:
    通过Barbier反应合成了乙烯基三苯甲醇,其具有聚集诱导发光(AIE)现象;通过可逆加成-链转移(RAFT)聚合的方法将乙烯基三苯甲醇聚合得到不同相对分子质量的聚(三苯甲醇)乙烯。发现该聚合物表现出不同于小分子的AIE特性,在常温固态或溶液状态下均不产生荧光,但加热至玻璃化转变温度之后,聚合物固体的荧光发射强度明显增强,在溶液中依然不产生荧光。文中针对其特殊发光现象及发光机理进行了初步探究,通过核磁共振氢谱、红外光谱、X射线衍射与热力学表征发现其荧光的变化与激基缔合物有关。
    摘要:
    通过预辐照和二次接枝的方法制备了不同浓度线型低密度聚乙烯(LLDPE)与流滴剂甘油单硬脂酸单丙烯酸二酯(GMSAA)的二次接枝物(L2G)。利用红外光谱仪、差示扫描量热仪、材料实验机、液滴形状分析仪、扫描电子显微镜及加速流滴测试仪对其结构与性能进行表征。结果表明,L2G的红外光谱在1635 cm-1处特征吸收峰消失,1730 cm-1处产生1个新的特征吸收峰,证明GMSAA已接枝到LLDPE分子链上;L2G的接枝率为1.74%,与一次接枝物相比,提高了51.3%;与LLDPE相比,L2G的结晶温度(Tc)升高,熔融温度(Tm)和力学性能没有大的变化;L2G/LLDPE/EVA膜在60 ℃时加速流滴期最长为24 d,是相同条件掺混的1.41倍。
    2020,36(1):167-174, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0355
    摘要:
    聚合物胶束纳米药物极具发展和应用前景,然而聚合物胶束纳米药物稳定性差严重制约着其在肿瘤化疗中的应用。为改善聚合物胶束纳米药物的稳定性,采取的策略大致可归纳为:一是制备具有稳定交联结构的聚合物胶束;二是构建聚合物前药胶束输送系统;三是进行聚合物结构设计制备具有低临界胶束浓度(CMC)的胶束或单分子胶束。文中着重综述近年来针对聚合物胶束纳米药物稳定性开展的研究和取得的进展,并对聚合物胶束纳米药物的研究和发展进行了展望。
    2019,35(6):183-190, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0171
    摘要:
    自愈合材料是一种具有自主修复机械损伤功能的特殊功能材料,最有研究前景的是具有完全自主型、无需外界刺激的本征型自愈合聚合物材料。这种材料实现自愈合的基础是分子链间存在着能够在温和条件下重复键合的、具有可逆性质的化学作用力。文中围绕多种可逆键在自愈合功能化聚合物中的应用研究,着重介绍了近年可逆共价键、氢键、离子键及其它可逆键型自愈合聚合物材料的发展现状,从材料的制备、机理与性能等方面进行了阐述,并对本征型自愈合聚合物的未来发展进行了展望。
    2019,35(2):14-21, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0033
    摘要:
    分别采用2种工业用Ziegler-Natta催化剂进行丙烯/1-丁烯淤浆共聚合研究,结果发现内给电子体结构对共聚合活性、共聚物组成、序列分布和产物相对分子质量都具有一定影响。通过调节反应物中丙烯/1-丁烯比例,分别合成了相对分子质量较高(重均相对分子质量30万~50万)和相对分子质量较低(重均相对分子质量10万~15万)且组成递变的2组丙丁共聚物。2组共聚物的结晶性能、热性能、拉伸性能和光学性能都随共聚物组成和序列分布的变化有所差异。
    2020,36(2):155-160, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2020.0036
    摘要:
    采用一步原位缩聚法成功制备了聚酰胺6-聚乙二醇嵌段共聚物(PA6-b-PEG),将其与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)熔融共混制备了永久抗静电ABS,研究了不同软硬比PA6-b-PEG对永久抗静电ABS性能的影响。傅里叶变换红外光谱测试结果表明PA6与PEG发生了共聚反应,成功制备了PA6-b-PEG。抗静电性能测试结果表明添加共聚物(PA6-b-PEG)的ABS材料表面和体内的电阻率均下降,符合抗静电要求;耐水洗性测试说明,添加共聚物(PA6-b-PEG)的ABS材料中软硬比为50/50的抗静电ABS材料,其耐水洗性和抗静电性最好;熔融指数测试表明添加共聚物(PA6-b-PEG)的ABS材料要比纯的ABS材料具有更好的加工流动性;力学性能测试结果显示,添加共聚物(PA6-b-PEG)的ABS材料,其拉伸强度、弯曲强度均不如纯的ABS材料。
    2020,36(1):20-26, DOI: 0.16865/j.cnki.1000-7555.2020.0007
    摘要:
    利用γ-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)修饰凹凸棒土(ATP),然后分别与硝酸铈铵(CAN)和过硫酸铵(APS)构建单活性和双活性中心氧化还原引发体系,引发N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)接枝聚合制备杂化粒子。通过红外光谱、X射线光电子能谱、热失重分析和透射电镜等方法对杂化粒子进行了表征,比较了2种引发体系下的接枝效率,并详细研究了单活性中心引发体系下氧化剂和氢离子浓度及聚合温度对接枝率的影响。结果表明,单活性中心引发体系较适宜的聚合温度为30 ℃,氧化剂浓度为4 mmol/L,氢离子浓度为1.5 mol/L,聚合过程中的接枝效率远高于双活性中心引发体系,此条件下制得的杂化粒子的接枝率为33.3%,且具有明显的温度响应性。
    摘要:
    由水热反应法合成了二氧化钛(TiO2)纳米粒子,以“Grafting-onto”的方式对TiO2进行接枝改性,合成了带有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)长链的TiO2纳米粒子(M-TiO2)。红外光谱与热重分析结果表明,TiO2表面成功接枝了PMMA的长侧链,且PMMA接枝密度为0.042 nm-2。随后,将不同表面修饰的纳米粒子与PMMA进行熔融共混,发现相较于纯TiO2,改性后的TiO2纳米粒子在PMMA中分散性更好,在扫描电镜与透射电镜中没有观察到明显的团聚现象。通过透光率/雾度测试表征,发现当添加5%未改性 TiO2时,复合材料光学性能较差(透光率83.7%,雾度为15.99%);而添加相同量 M-TiO2,复合材料的透光率和雾度与纯PMMA相近(透光率90.0%,雾度4.96%),折射率可由1.487提升至1.524,且其力学性能和热稳定性也明显改善。这为制备兼具有高机械与折射性能的有机无机杂化纳米复合材料提供了一种新的可靠途径。
    2019,35(1):84-88, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0015
    摘要:
    以盐酸羟胺(HH)和OPRHAZ(OP)2种恒黏剂对天然橡胶杯凝胶进行恒黏改性,制备恒黏橡胶。用门尼黏度仪、凝胶渗透色谱、华莱士塑性计分析盐酸羟胺和OPRHAZ对天然橡胶门尼黏度、相对分子质量、塑性初值(P0)和塑性保持率(PRI)的影响。实验结果表明,0.2~0.6 phr的盐酸羟胺和0.2~0.6 phr的OPRHAZ都可以有效地将天然橡胶杯凝胶的门尼黏度控制在60以下,制备出恒黏胶的塑性初值(P0)≥30。
    2019,35(4):101-107, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0109
    摘要:
    从大黄(Rheum palmatum L.)中提取染色抗菌有效成分,并与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)复合,制备双功能性大黄提取物/聚丁二酸丁二醇酯(RPLE/PBS)复合材料。采用Materials Studio(MS)软件对复合材料的界面作用进行了分子动力学模拟,研究了RPLE与PBS界面作用对复合材料性能的影响。复合材料红外光谱显示大黄提取物与PBS产生了分子间相互作用。MS模拟说明大黄提取物中的-OH与PBS酯基作用形成了静电能、氢键2种非键合作用,从而使得复合材料的界面结合作用增强。复合材料的热性能较PBS显著提高,力学性能呈现先增大后减小的趋势,降解速率同样高于PBS,均说明了分子间非键合作用对性能的影响。随着大黄提取物添加量的增加,未与PBS发生相互作用的提取物使得复合材料的有效抗菌单元增加,抗菌作用更强。
    2019,35(7):38-43, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0209
    摘要:
    在超临界二氧化碳中制备了表面接枝磷杂菲的纳米二氧化钛(TiO2-g-DOPO),用红外光谱、紫外光谱、热重分析等表征了所得纳米粒子的结构。将TiO2-g-DOPO 加入聚氨酯中,用锥形量热仪测试材料的阻燃性能,发现向聚氨酯中加入TiO2-g-DOPO 后,材料的热释放速率和总热释放量均降低。用扫描电子显微镜观察材料燃烧后生成的炭层结构,发现向聚氨酯中加入TiO2-g-DOPO 材料燃烧生成的炭层较纯聚氨酯燃烧生成的炭层更致密。用Ozawa法研究了材料的降解动力学,发现加入TiO2-g-DOPO 后聚氨酯材料的初期和后期的降解活化能提高。
    2019,35(11):168-173, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0309
    摘要:
    3,4-二羟基苯乙胺(DOPA)含有的茶酚(catechol)基团具有与金属离子相互作用形成非共价键的能力。文中制备了一种新型的贻贝仿生自愈合pH响应性凝胶,通过多巴胺共轭聚丙烯(PAA-DOPA)中的Catechol基团与硼酸(H3BO3)中的硼离子(B3+)配位作用,形成交联凝胶。当pH从酸性条件增加到指定的pH时(pH=9),B3+与2个儿茶酚官能团能络合形成双配合物。此外,B3+-catechol可逆性为PAA-DOPA凝胶提供了自我修复能力。因此,这种pH响应性和自我修复凝胶将会在智能水凝胶、医用凝胶和密封胶领域有巨大的应用潜能。
    摘要:
    为了开发适于树脂传递模塑(RTM)成型的低熔体黏度热固性聚酰亚胺树脂,采用2,2′,3,3′-三苯二醚四甲酸二酐(3,3′-HQDPA)和3,3′,4,4′-三苯二醚四甲酸二酐(4,4′-HQDPA)的混合物与3种不同的二胺单体合成了3种系列的苯乙炔封端的热固性聚酰亚胺树脂,其中二胺为4,4′-二氨基二苯醚(ODA),4,4’-二氨基-2,2’-双三氟甲基联苯(TFDB)和2-苯基-4,4′-二氨基二苯醚(p-ODA)。文中系统地研究了酰亚胺预聚物的结构和相对分子质量对预聚物的聚集态结构、熔体黏度及对固化后薄膜的热性能、力学性能的影响。研究结果表明,与ODA和TFDB不同,p-ODA的特殊化学结构使得由它合成的酰亚胺预聚物(相对分子质量为750)表现为无定形态,并在低温区具有极低的熔体黏度。它在200 ℃至280 ℃区间内任意温度恒温2 h后,熔体黏度都低于1 Pa·s,更适宜RTM成型。
    2019,35(9):14-20, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0249
    摘要:
    利用2,5-二溴三氟甲苯和3-硝基苯硼酸等为起始原料,经过简捷的2步有机反应,成功合成了一种含三氟甲基结构的不对称芳香二胺单体——2,5-二(3-氨基苯)-1-三氟甲苯。利用这种不对称芳香二胺单体分别与4种不同的商品化芳香二酐(联苯酐、醚酐、砜酐、酮酐)采用一步法高温缩聚制备了一系列含不对称结构的新型聚酰亚胺(PI 4a~PI 4d)。利用红外和核磁表征了所制二胺单体及聚酰亚胺的分子结构。4种聚酰亚胺中,PI 4b~PI 4d在室温可溶解于DMAc、NMP、DMSO等强极性高沸点溶剂中,并可方便地利用其聚合物溶液涂覆得到聚合物薄膜;其中PI 4b还可以溶于CHCl3、CH2Cl2等低沸点溶剂中。该类聚酰亚胺具有良好的热学性能,在N2和O2氛围中5%热质量损失温度都在498 ℃以上,玻璃化转变温度在240 ℃以上。所制聚酰亚胺薄膜拉伸强度在77.4~88.6 MPa范围,弹性模量为2.0~2.9 GPa,断裂伸长率在4.9%~9.9%。另外,该类聚合物薄膜在450 nm波长光下的透光率在67%以上,截止波长在329~357 nm,表现出较好的光学透明性。
    2020,36(1):44-49, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2019.0356
    摘要:
    为了研究一步法所纺聚酰亚胺(PI)纳米纤维的结构与性能,采用静电纺丝技术,以热塑性聚酰亚胺粉末为原料,N, N-二甲基甲酰胺(DMF)、N, N-二甲基乙酰胺(DMAc)、吐温80等按一定比例混合的溶液为溶剂,制备了平均直径在0.313~0.785 μm的2种PI纳米纤维,并对其结构和性能进行表征。结果表明,所纺纳米纤维表面无微孔,纤维直径随纺丝液浓度的增加而增加;随纺丝电压和纺丝距离的增加而先减小后增加。此外,不同溶剂体系所纺PI纳米纤维的结构和性能存在很大差异,PIDMF-DMAc纳米纤维的结构规整性、力学性能(断裂强度24.8 MPa)和热稳定性(热分解温度535 ℃)均高于PITween80-DMF-DMAc纳米纤维(其断裂强度为16.5 MPa,热分解温度为 421 ℃)。
    2020,36(2):90-97, DOI: 10.16865/j.cnki.1000-7555.2020.0039
    摘要:
    通过微纳层叠挤出技术制备聚丙烯(PP)多层膜,利用分子动力学模拟从微观分子链取向状态探究多层结构对PP薄膜阻隔性能的影响。实验结果表明,与PP单层膜相比,PP多层膜的阻隔性能明显提升,其氧气透过系数和水蒸气透过系数分别下降了23.9%和86.4%。通过分子动力学模拟构建了PP单层膜和多层膜的渗透率模型,通过渗透率模型比较了小分子通过PP单层膜和多层膜的扩散路径。结果发现,与PP单层膜相比,PP多层膜界面处的二维分子链取向使得其内部小分子扩散路径更加曲折,这是PP多层膜具有良好阻隔性能的重要原因之一。同时,通过PP单层膜与多层膜力学性能的对比实验分析,验证了渗透率模型的准确性。
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    2013,29(11):173-176, DOI:
    摘要:
    作为一种电极材料或电极修饰材料,PEDOT:PSS薄膜常用于有机光电器件领域的应用研究。然而,较低的电导率(≤0.8S/cm)与酸性(pH=1.5~2.5)已成为限制PEODT:PSS薄膜在上述领域进一步应用的瓶颈,因此,PEDOT:PSS薄膜性能优化正在成为一个新的研究热点。文中综述了近年来PEDOT:PSS薄膜性能优化研究的新进展,着重论述了有机物掺杂、无机物掺杂、热处理、紫外/臭氧处理、氧等离子体处理以及外加电场等多种方式对PEDOT:PSS薄膜电/光性能的优化效果及相关机理研究。同时,文章对PEDOT:PSS薄膜性能优化研究工作中存在的焦点问题亦进行了客观分析与评价,并探讨了未来研究重点。
    2013,29(8):68-71, DOI:
    摘要:
    以7-羟基香豆素为原料,经过酸化等反应合成具有羧酸基的香豆素衍生物,在4-二甲氨基吡啶(DMAP)/N,N-二环乙基碳二亚胺(DCC)催化作用下,与聚乙烯醇(PVA)酯化反应合成了聚乙烯醇-香豆素聚合物。通过紫外分光光谱和傅里叶转变红外光谱,分别研究了聚合物溶液与薄膜在交联过程与解交联过程中的变化。结果表明,PVA-香豆素聚合物具有光可逆的性质,溶液状态下光交联速率常数比解交联速率常数大1个数量级;在薄膜状态下,交联速度随温度的升高、时间的延长而增加,与溶液状态下所不同的是,膜状态下的解交联速度更为缓慢,升高温度有利于解交联程度的增加。
    2012,28(9):32-35, DOI:
    摘要:
    利用羟基与对甲苯磺酰氯和邻苯二甲酰亚胺钾的分步反应或者与二异氰酸酯的反应,将聚乙二醇单甲醚(MPEG)的端羟基分别转化为端氨基和端异氰酸酯基。将带有端羟基、端胺基和端异氰酸酯基的MPEG分别与聚丙烯接枝马来酸酐(MPP)反应,制备聚丙烯/聚乙二醇接枝共聚物,并比较不同体系的动力学。MPEG端基官能团与MPP链上马来酸酐的反应活性顺序为:-NCO>-NH2>-OH。在端异氰酸酯基MPEG与MPP反应体系中,随n(NCO)/n(MAH)增大,PEG接枝率增大;随MPEG分子量增大,接枝到PP链上的PEG支链数目减少。
    2013,29(11):28-30, DOI:
    摘要:
    支化聚乙烯亚胺(PEI)与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应体系中,PEI的伯胺基可与GMA上的环氧基和双键发生竞争反应,两者的反应速率显著不同。以红外光谱中的GMA羰基吸收峰为基准,分别对GMA中的环氧基和双键的相对含量随反应时间的变化进行半定量研究,确定PEI中伯胺基与GMA中环氧基的反应活性远大于与双键的反应,在5 ℃~40 ℃温度区间内,温度升高会加速两组官能团之间的反应但更有利于环氧基与胺基的反应。这些结果证明,可以利用红外光谱这一简便的方法来半定量地跟踪反应过程并获得最优化的反应条件。
    2014,30(3):59-63, DOI:
    摘要:
    用熔融共混法制备了成核剂癸二酸二苯甲酰肼(TMC-300)质量分数分别为0、0.1%、0.2%、0.3%、0.5%的PLLA2003D/TMC-300复合材料。采用偏光显微镜、差示扫描量热分析、热变形温度、扫描电子显微镜及力学测试等方法研究了PLLA复合材料的结晶性能、热性能和力学性能。结果表明,TMC-300的异相成核作用显著,复合材料的结晶度随着TMC-300含量的增加而大幅度增大。当加入质量分数0.5%的TMC-300时,PLLA2003D 的结晶度由6.00%提高到41.27%。含0.5% TMC-300的PLLA2003D/TMC-300复合材料在110℃~120℃热处理5min,HDT值可达到115.8℃,TMC-300成核剂的加入提高了聚乳酸的耐热性和热稳定性。另外TMC-300成核剂可明显提高PLLA 的力学性能,PLLA的拉伸强度和冲击强度都随着成核剂的加入明显提高。当加入0.5%的TMC-300时,PLLA 的冲击强度提高49.78%。
    2013,29(10):169-174, DOI:
    摘要:
    巯基-乙烯基反应是点击化学中的一类重要反应,在紫外光固化过程中通过添加巯基化合物可以克服自由基聚合过程中的氧阻聚、光引发剂小分子碎片等,因而近年来在紫外光固化过程中引入巯基-乙烯基点击反应成为紫外固化材料领域的前沿研究内容。文中综述了近年来巯基-乙烯基点击反应在紫外光固化过程中的研究成果,详细介绍了巯基-乙烯基反应在紫外光固化过程中的优缺点、反应机理、分子选择及分子设计原理,最后对巯基-乙烯基反应在紫外光固化过程中的进一步应用前景做了展望。
    2013,29(12):160-163, DOI:
    摘要:
    为改善多壁碳纳米管(MWNT)在低密度聚乙烯(LDPE)中的分散性及复合材料的界面特性,采用溴化-1-十六烷基-3-甲基咪唑基离子液体([C16min]Br)对MWNT进行表面改性,并用Raman光谱对改性效果进行了表征。将经过修饰的碳纳米管(MIL)与LDPE熔融共混得到MIL/LDPE复合材料,采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)和阻抗分析仪(LCR)对复合材料的结构与介电性能进行了分析。结果表明,相比与MWNT/LDPE(渗流阈值为5.2%,介电常数为82,介电损耗为0.93),MIL/LDPE(渗流阈值为9.1%,介电常数为169,介电损耗为0.51)介电常数增大,介电损耗降低。并且在低温时,MIL/LDPE介电常数随温度的变化甚小,显示出良好的温度-介电常数特性。
    2013,29(11):58-61, DOI:
    摘要:
    通过共溶剂的方法制备了石墨烯/炭纤维(CF)/聚偏氟乙烯(PVDF)导电复合材料。实验结果表明,氧化石墨烯(GO)在体积比 1∶9 的水(H2O)/二甲基甲酰胺(DMF)混合溶剂中能够形成稳定的均一溶液。采用扫描电子显微镜(SEM)分析热压还原后氧化石墨烯(RGO)/PVDF复合材料内部结构变化,采用透射电子显微镜(TEM)观察了石墨烯与炭纤维的相互作用。研究发现,CF的氧化处理更有利于提高复合材料的电导率,提升了近3个量级。CF的氧化处理与石墨烯复合产生了明显的正温度系数效应(PTC),消除了负温度系数效应(NTC)。最终通过SEM观察等分析了出现上述差异和现象的原因。
    2013,29(6):141-144, DOI:
    摘要:
    以氧化石墨烯(GO)、硅溶胶、甲苯二异氰酸酯为原料,合成二氧化硅接枝氧化石墨烯(SiO2-g-GO)化合物,并用于改性环氧树脂制备SiO2-g-GO/环氧树脂复合材料。采用红外光谱(FT-IR)、广角X 射线衍射(WAXD)、热重分析(TGA)、动态机械分析仪(DMA)及扫描电镜(SEM)对复合材料性能进行表征。结果表明,当SiO2-g-GO 用量为5phr,材料冲击强度提高到38.79kJ/m2,是纯环氧树脂的2.2倍左右;同时,拉伸强度、弯曲强度及弹性模量分别提高了1.35倍、1.45倍、1.42倍。TGA及DMA研究表明,改性后复合材料的起始分解温度、最大分解温度、储能模量和玻璃化转变温度Tg 分别比环氧树脂有明显的提高。冲击断面的SEM 表明,SiO2-g-GO 对环氧树脂固化物有明显的增韧效果。
    2013,29(12):156-159, DOI:
    摘要:
    采用γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)对液体聚硫橡胶进行封端改性,制备出一种新型端烷氧基硅烷改性聚硫橡胶。用化学滴定法测定了反应中巯基的转换率,用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)对改性聚硫橡胶的结构进行了分析,用凝胶渗透色谱(GPC)测定了改性聚硫橡胶的分子质量。研究结果表明,KH-560的环氧基与液体聚硫橡胶的巯基发生了反应,通过调节反应物的比例可以控制巯基的转换率,改性聚硫橡胶的数均相对分子质量(Mn)为3641,多分散系数(PDI)为1.578,改性聚硫橡胶可以作为单组分弹性聚硫密封胶的基胶。
    2014,30(3):68-71, DOI:
    摘要:
    采用乳液接枝聚合技术在粒径300nm 的聚丁二烯(PB)乳胶粒子上接枝苯乙烯(St),制备了核壳比(PB与PS的质量比)为70/30的PB-g-PS接枝共聚物。将其与高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、聚苯醚(PPO)和聚苯乙烯(PS)树脂进行熔融共混制得了一系列HIPS/PPO/PS/PB-g-PS共混物,研究了PPO/PS的组成对共混物力学性能和形态结构的影响。结果发现,在HIPS/PPO/PS共混体系中引入PB-g-PS后,HIPS中的大粒径橡胶粒子(2μm~4μm)和PB-g-PS小粒径橡胶粒子(300nm)具有良好的协同增韧作用;随着基体中PPO 含量的增加,共混物的冲击强度、拉伸强度和断裂伸长率均呈上升趋势;当PPO/PS质量比在25/75~50/50范围内3时,共混物冲击强度出现突变式增大,由300J/m 提高至600J/m。形态结构研究结果表明,随着基体中PPO 含量增加,PB-g-PS弹性体粒子在基体中的分散程度获得明显改善;当PPO 质量分数低于10%时,主要为银纹屈服形变;当PPO 质量分数高于20%时,主要为剪切屈服形变。
    2014,30(2):115-120, DOI:
    摘要:
    通过溶液共混法制备了改性聚乙烯醇(VE-PVA)与不同类型聚乙二醇(PEG)的共混复合材料,分别研究了相对分子质量、含量、不同端基类别的聚乙二醇对VE-PVA/PEG 复合材料性能的影响。通过差示扫描量热分析、动态力学分析、拉伸测试、动态流变测试等考察VE-PVA/PEG 复合材料的热性能、力学性能及流变性能。结果表明,PEG 和VEPVA是相分离体系,各自形成独立的晶相。PEG在一定程度上会阻碍VE-PVA结晶,降低其结晶温度和结晶度。PEG对VE-PVA有明显的增塑和润滑作用,能降低熔体黏度,改善体系加工性能。而且PEG 中端羟基含量越大,增塑作用越强。当PEG质量分数小于10%时,能提高复合材料的断裂伸长率。
    2013,29(3):137-142, DOI:
    摘要:
    通过共水解缩聚方法制备得到由单官能度Si-O链节(M 链节)、三官能度Si-O链节(T链节)和四官能度Si-O链节(Q链节)构成且有不同M∶T∶Q链节比值、不同分子量及不同苯基含量的改性有机硅树脂。随苯基含量增加,树脂折射率增大,当苯基含量为0.39时,树脂折射率达到1.5117。利用红外光谱(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR)和凝胶渗透色谱(GPC)对树脂进行了表征,计算得到M∶T∶Q比值;采用热重分析(TGA)、X 射线衍射(XRD)及热重红外联用仪(TGA-IR)对惰性气氛中硅树脂的热稳定性、热降解过程及热降解产物结构进行了研究,MTQ硅树脂降解过程分为3个阶段,随苯基含量增加,热稳定性提高;经高温处理后,MTQ硅树脂完全转变为无定型的SiO2。
    2014,30(9):106-110, DOI:
    摘要:
    采用一种完全绿色的固相力化学研磨方法制备了Salphen型希夫碱聚合物。红外光谱分析结果显示,1610 cm-1处有明显的亚胺键吸收峰;X射线衍射结果显示,2θ约5.5°处有明显的吸收峰,表明得到了具有结晶性的邻苯二胺型Salphen共价有机网络,这是首次获得Salphen型结晶性共价有机网络材料。扫描电镜和透射电镜结果表明所制备的Salphen共价有机网络具有可剥离的片层结构。同时,还具有良好的耐水解稳定性和耐酸碱稳定性。进一步通过固相力化学研磨方法将Salphen共价有机网络与金属络合后,获得分别络合了Zn、Ni、Co、Mn的M-Salphen共价有机网络,将其应用到催化二氧化碳固定的反应中,M-Salphen均具有一定的催化效率,其中Zn(Salphen)的催化效率最高,为其在绿色化学及催化领域的应用提供了参考。
    2014,30(2):170-178, DOI:
    摘要:
    二氧化碳(CO2)刺激响应性聚合物是近年来新发展的一类智能型聚合物。它是指在向聚合物体系内部引入或排出CO2 气体后,聚合物的结构与性质能够发生可逆变化的新型大分子。由于在调控的过程中只向体系内部引入了CO2气体刺激源,使得在多次可逆的循环过程中避免了传统刺激方式(酸碱、氧化还原剂、离子、酶等)的杂质积累,因此具有极高的应用潜力和价值。利用聚合物响应CO2 的特性,可以在多个方面对其进行开发和应用。文中对近年来各种新型CO2 刺激响应性聚合物的合成、组装及应用进行总结与归纳,并对这类智能大分子的应用前景和发展方向进行了合理展望。
    2013,29(11):159-163, DOI:
    摘要:
    聚有机倍半硅氧烷微球(PSQ)具有无机/有机杂化材料的优异性能和微米级粒子的独特效应,因而备受人们关注。文中根据取代基的不同,将聚有机倍半硅氧烷微球分为聚巯丙基硅氧烷微球(MPPSQ)、聚氨丙基硅氧烷微球(APPSQ)、聚甲基硅氧烷微球(MPSQ)、聚苯基硅氧烷微球(PPSQ)、聚乙烯基硅氧烷微球(VPSQ)及含其他基团的硅氧烷微球,并对每一类聚有机倍半硅氧烷微球的合成方法和应用进行了详细的论述,总结了不同制备方法的研究成果及优缺点。
    2012,28(1):5-8, DOI:
    摘要:
    以三羟甲基丙烷为核、对甲苯磺酸为催化剂,2,2-二羟甲基丙酸缩聚为端羟基超支化聚酯,端羟基先后经磺酰化改性和叠氮基取代后得到端叠氮基超支化聚酯。利用红外光谱、核磁共振、元素分析、凝胶色谱等方法对目标产物进行了结构表征和确认;在此基础上,对目标产品进行了热重(TG)和差示扫描量热(DSC)表征。结果表明:端叠氮基超支化聚酯的支化度为0.45;热分解分为两个阶段,分别是端叠氮基热分解(249.4℃)和主链热分解(350℃);玻璃化转变温度为-55.2℃。

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