纳米SiO_2功能化改性石墨烯/热塑性聚氨酯复合材料的制备与性能

采用Hummers法制备了氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO),再与经硅烷偶联剂(APTES)偶联改性纳米SiO_2所得的产物(nano SiO_2—NH_2)混合,制备了石墨烯片(Graphene Sheets,GS)接枝纳米SiO_2杂化材料(nano SiO_2-g-GS)。以nano SiO_2-g-GS为填料,热塑性聚氨酯(TPU)为基体,通过熔融共混法制备共混型nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料,并对填料和复合材料进行测试和表征。拉伸测试显示nano SiO_2-g-GS的加入对基体TPU有一定的补强作用,使复合材料定伸应力(300%、500%和1 000%)增大。DSC测试显示,与纯TPU相比,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的结晶温度有大幅升高,填料含量为1wt%时,TPU的结晶温度升高了44℃。形状记忆测试结果显示,随nano SiO_2-g-GS含量增加,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料的形状回复率(Rr)逐渐降低,但形状固定率(Rf)逐渐升高。当nano SiO_2-g-GS质量分数为1wt%时,nano SiO_2-g-GS/TPU复合材料性能最佳。     

氧化石墨烯接枝聚乙烯醇/热塑性聚氨酯复合材料的制备和性能

以热塑性聚氨酯(TPU)为基体、以经聚乙烯醇(PVA)功能化接枝改性的氧化石墨烯(Graphene Oxide)为填料,用熔融共混法制备GO-g-PVA/TPU复合材料,使用FTIR,DSC,DMA和拉伸性能测试等手段表征了填料和复合材料的结构与性能。结果表明,加入GO-g-PVA提高了TPU的结晶温度,当GO-g-PVA含量(质量分数,下同)为4%时GO-g-PVA/TPU的结晶峰温度比纯TPU提高了28.8℃。当GO-g-PVA的含量超过1%后GO-g-PVA/TPU复合材料的定伸应力随着GO-g-PVA含量的增而增大,表明GO-g-PVA的加入改善了TPU的拉伸性能。GO-g-PVA的加入显著改善了复合材料的储能模量与损耗模量,提高了形状固定率(Rf)。GO-g-PVA含量为4%时Rf为87.5%,比纯TPU提高了20%;随着GO-g-PVA的加入50℃时GO-g-PVA/TPU复合材料的形状回复率(R_r)呈下降趋势,但是在较高温度下比较低温度有更高的R_r值。     

聚焦超声刺激交联聚乙烯醇-介孔二氧化硅复合材料形状记忆和药物释放

以介孔二氧化硅MCM-41作为药物载体吸附布洛芬,通过与聚乙烯醇水溶液混合、交联制备了交联聚乙烯醇形状记忆复合材料。采用高强度聚焦超声作为刺激手段,研究了交联聚乙烯醇复合材料的形状记忆性能和药物释放性能。结果表明,在高强度聚焦超声作用下,交联聚乙烯醇形状记忆复合材料具有良好的形状记忆性能,形状回复率随着超声时间的延长逐渐增大直至达到平衡状态,形状回复率可达~90%,且最终回复率随着SiO2/ibuprofen载入量的增大明显下降;同时,聚焦超声实现了布洛芬的可控周期性释放过程,调节聚焦超声时间和功率可以调节布洛芬的释放量;另外,SiO2/ibuprofen的加入提高了聚乙烯醇复合材料的热稳定性。     

聚ε-己内酯与EVA树脂共混体系的热致形状记忆功能研究

采用聚ε-己内酯(PCL)与EVA树脂共混的方法制备具有部分相容性的共混体系,并通过辐照交联制备热致形状记忆功能材料。探讨了凝胶含量、辐照剂量、EVA含量之间关系以及对形状记忆性能的影响。结果表明:PCL/EVA共混物的形状回复率随辐照剂量增加而上升。低辐照剂量时,随PCL/EVA共混物中EVA含量增加,凝胶含量增加,同时形状回复率上升,达到形状记忆性能的临界辐照剂量下降。而高辐照剂量时,EVA含量对凝胶含量和形状回复率的影响不显著。     

废印刷电路板非金属粉负载二氧化硅杂化填料的制备及其在不饱和聚酯中的应用

为增强废印刷电路板非金属粉(WPCBP)与聚合物基体之间的界面结合作用,采用溶胶-凝胶法在WPCBP表面原位负载了一层纳米二氧化硅粒子(SiO_2),制备了一种新型的WPCBP-SiO_2杂化填料。SEM、TGA和FTIR证明SiO_2通过化学键成功负载到了杂化填料的表面。采用含双键的界面改性剂对杂化填料进行改性后,应用于不饱和聚酯树脂基体,探讨了未改性杂化填料及表面改性杂化填料对不饱和聚酯复合材料的力学性能、界面结合作用和热稳定性能的影响。结果表明,新型的杂化填料WPCBP-SiO_2能够与不饱和聚酯基体形成强的界面结合作用,显著提高不饱和聚酯复合材料的力学性能和热稳定性能,且表面改性后复合材料的各项性能得到进一步提高。     

发泡CaCO3/杜仲胶形状记忆复合材料的制备与表征

天然杜仲胶的反式有序性结构使其具有较强的结晶能力,交联程度较低时可用作形状记忆材料。本文以热膨胀物理微球Expancel 920DU40为发泡剂制备了发泡CaCO₃/杜仲胶（EUG）形状记忆复合材料,采用SEM、FTIR、DSC、DMA和万能材料试验机等对Expancel 920DU40的组分及受热膨胀特性和不同交联程度的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的结晶熔融行为、微观形貌、形状记忆行为及力学性能进行了表征。结果表明,Expancel 920DU40的外壳为丙烯腈均聚物或与其他单体的共聚物,内部为液态烷烃; CaCO₃/EUG形状记忆复合材料的力学性能与其交联程度和发泡程度有关;随着交联程度的增加,EUG的结晶和熔融温度降低,形变率、形状固定率和形状回复率均降低,当S用量为0.8 g时形状记忆性能最佳;调控交联程度可以获得具备不同形状记忆能力的CaCO₃/EUG形状记忆复合材料。     

热塑性聚氨酯弹性体对聚对苯二甲酸丁二醇酯基阻燃复合材料性能的影响

以溴化聚苯乙烯(BPS)为阻燃剂,Sb₂O₃纳米颗粒(nano-Sb₂O₃)为协效阻燃剂,聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)为基体,热塑性聚氨酯弹性体(TPU)为增韧组分,采用球磨分散和熔融共混的方法制备出TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料。通过DSC、拉伸、冲击和极限氧指数(LOI)等性能测试,研究了TPU质量分数对TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料力学性能与阻燃性能的影响。研究结果表明:TPU的加入可改善TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的韧性;随着TPU质量分数的增加,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料的缺口冲击强度上升,当TPU质量分数为9wt%时,其冲击强度相比于纯PBT提高了137%,断裂伸长率相比于纯PBT提高了340%,但该复合材料的拉伸强度有所下降。当TPU质量分数为3wt%时,该复合材料的拉伸强度大于纯PBT,冲击强度相比于纯PBT提高了52%,同时达到了难燃等级。此时,TPU/nano-Sb₂O₃-BPS-PBT阻燃复合材料表现出优异的综合性能。      

功能化改性还原氧化石墨烯-碳纳米管/热塑性聚氨酯复合材料膜的制备及性能

为提高热塑性聚氨酯(TPU)的阻隔及抗静电性能,首先,向功能化改性还原氧化石墨烯(FRGO)中加入原始碳纳米管(CNTs),并通过非共价改性制得在N, N-二甲基甲酰胺(DMF)中均匀分散的杂化粒子FRGO-CNTs;然后,在涂膜机上通过溶液涂覆法制备了FRGO-CNTs/TPU复合材料膜;最后,利用FTIR、XRD、XPS、FE-SEM、TG、氧气透过仪、高阻计及万能试验机对FRGO-CNTs/TPU复合材料膜的结构和性能进行了表征。结果表明:FRGO与CNTs之间通过π-π共轭作用发挥协同效应,并且所制备的FRGO-CNTs与TPU基体的相容性较好;当FRGO-CNTs含量(以TPU为基准)为2.0wt%时,复合材料膜的热分解温度提高了49℃,氧气透过率下降了53.7%;大比表面积的FRGO与高长径比的CNTs能在TPU基体中构建导电网络;当FRGO-CNTs含量仅为0.8wt%时, FRGO-CNTs/TPU复合材料膜的体积电阻率就能下降7个数量级。与此同时,随FRGO-CNTs含量的增加,复合材料膜的拉伸强度和断裂伸长率均先上升而后下降。      

石榴石微粉改性硼酚醛树脂的制备与耐高温性能

针对纤维增强酚醛树脂复合材料耐热性不足、抗烧蚀性能差的问题,采用岛状硅酸盐矿物-石榴石微粉(AM)作为可陶瓷化填料来改性硼酚醛树脂(BPR),采用模压工艺制备不同填料含量的AM/BPR可陶瓷化复合材料及高硅氧玻璃纤维(HSF)-AM/BPR可陶瓷化复合材料,探究AM对BPR体系的耐热、耐烧蚀和力学性能的影响及在不同温度下材料的物相转变及微观形貌变化。结果表明,随着AM含量的提高,AM/BPR复合材料的耐热性提高,800℃以上形成液相,并在1 100℃时形成较致密的陶瓷层,对复合材料高温性能、抗烧蚀性能提高有重要作用,当AM含量为50wt%时,线烧蚀率为0.221 mm/s,质量烧蚀率为0.103 g/s,与纯BPR相比分别降低了44.05%和43.6%;当AM含量为40wt%时,HSF-AM/BPR可陶瓷化复合材料高温处理前后的弯曲强度比未加填料前分别提高了29%和47.97%,其优良的耐热、耐烧蚀和力学性能有望作为热防护材料应用于航天领域。     

异氰酸酯功能化氧化石墨烯/热塑性聚氨酯弹性体复合材料的制备与性能

采用甲苯-2,4-二异氰酸酯（TDI）对氧化石墨烯（GO）进行表面接枝改性,制得TDI功能化GO（TDI-GO）,再将其分散于4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯中,经原位聚合法制备TDI-GO/热塑性聚氨酯弹性体（TPU）复合材料。利用FTIR、XPS、DSC、TG、SEM、维卡软化温度和拉力试验机等测试手段,表征和分析了TDI-GO的表面结构及TDI-GO含量对TDI-GO/TPU复合材料结构与性能的影响。结果表明,TDI成功接枝改性GO,TDI-GO的加入使TPU体系的微相分离程度减弱,其异相成核作用提高了TPU硬段相的结晶性能;相比纯TPU基体,TDI-GO/TPU复合材料耐热性能提高,当TDI-GO添加量为0.5wt%时,复合材料5%热失重温度提高了约9℃,维卡软化温度提高了约18℃;TDI-GO/TPU复合材料力学性能明显提高,与纯TPU相比,TDI-GO含量为0.5wt%的TDI-GO/TPU复合材料拉伸强度提高了近10 MPa,断裂伸长率提高了约32%。     

热塑性聚氨酯/聚己内酯共混物的形状记忆和力学性能

利用简单的熔融共混制备得到不同组分比的热塑性聚氨酯(TPU)/聚己内酯(PCL)共混体系,研究了两相组分比的变化对共混材料相形态、形状记忆性能和力学性能的影响。偏光显微镜观察发现,随着结晶相PCL含量的增加,其逐渐从分散相过渡至连续相再发展为基体相。热性能测试结果表明TPU的加入对PCL的熔融行为影响甚微,整个共混体系基本表现出与PCL一致的熔点。形状记忆性能测试发现共混材料的形状记忆性能表现出明显的组分依赖性,并在组分比为50%/50%性能达到最优(R_r=91%,R_f=96%)。而力学测试结果表明,PCL的加入既不会显著劣化TPU原有的拉伸强度,还能进一步提高其断裂伸长率。     

Preparation,processing and analysis of physical properties of calcium ferrite-CNTs/PET nano-composite

The present work is focused on the preparation of composites based on Poly(ethylene terephthalate) (PET) and novel nano-hybrid filler composed of Calcium Ferrite (CF)-Carbon Nanotubes (CNTs), obtained by direct growth of CNTs on CF based iron catalysts. The carbon content in the hybrid filler was 76 wt%. Composites loaded with 1.0, 1.5, 2.0, 3.0 wt% of filler were obtained by melt compounding and processed by thin-wall injection molding. Unfilled Poly(ethylene terephthalate) was processed using the same techniques. Structural characterization and physical properties (thermal, mechanical and electrical) were analyzed and correlated to the hybrid filler loading, and to the percentage of carbon nanotubes.     

气相、沉淀、稻壳SiO2/聚氨酯复合材料的力学性能和吸水性比较

比较了气相、沉淀和稻壳SiO2的物理性质,并利用上述3种SiO2与聚氨酯(PU)复合,考察了SiO2含量(1wt%,3wt%,5wt%)和种类对SiO2/PU复合材料的拉伸性能和吸水性的影响。结果表明:3种SiO2均能够提高SiO2/PU复合材料的力学性质,复合材料的拉伸强度、模量和断裂伸长率均随SiO2含量增加而增加。当SiO2含量相同时,拉伸强度和断裂伸长率的变化顺序为:气相SiO2/PU>沉淀SiO2/PU>稻壳SiO2/PU,拉伸模量的变化顺序为:气相SiO2/PU>稻壳SiO2/PU>沉淀SiO2/PU.对于同一种SiO2/PU复合材料,吸水性随SiO2含量和温度增加而增加,含量相同时,3种SiO2/PU复合材料的吸水性由低到高的顺序是:稻壳SiO2/PU<沉淀SiO2/PU<气相SiO2/PU。     

高岭土/白炭黑并用填充天然橡胶复合材料的性能

以高岭土和白炭黑作为增强剂,采用熔融共混法制备了一系列的天然橡胶(NR)复合材料,并对其微观结构、气体阻隔性能和力学性能进行了表征.结果表明,改性高岭土(MK)以片层结构,白炭黑(PS)以球状结构,均匀分散于NR基体之中;MK与PS单独填充NR时,随着MK填充量的增加,NR复合材料的气体阻隔性能逐渐提高,而且MK的增强...     

无机填料对PVC/CPE/CB复合材料导电性能的影响

研究了具有不同粒子形态的无机填料(球形的纳米二氧化硅、片状的滑石粉和纤维状的玻璃纤维),以及不同粒径的碳酸钙(纳米碳酸钙、超细碳酸钙)对聚氯乙烯(PVC)/氯化聚乙烯(CPE)/导电炭黑(CB)复合材料导电性能的影响。电性能测试和扫描电镜形态结构分析结果表明,添加纤维状填料比球形和片状填料更有利于复合材料导电性能的保持;粒径较小的纳米碳酸钙对复合材料的导电性能影响较小。当炭黑含量为12phr时,添加15phr纳米碳酸钙后复合材料的电阻率仅为6.04×106Ω.cm。     

Thermal resistance and dynamic damping properties of poly (styrene–butadiene–styrene)/thermoplastic polyurethane composites elastomer material

We present the preparation of novel thermoplastic composites elastomer material based on poly (styrene–butadiene–styrene) (SBS), ester-type polyurethane (TPU-EX) and ether-type polyurethane (TPU-ER) materials via melt blending. A series of studies were conducted on the relationship between their morphology, thermal resistance, mechanical properties, and dynamic damping properties, given different compositions. An important feature of the SBS/TPU composites elastomer materials of all compositions is their uniform transparency, because the particles are very small with a narrow size distribution and the refractive indices of SBS and TPU are coincide. Additionally, the thermal resistance, dynamic damping properties and mechanical properties of SBS before and after thermal aging are improved as the amount of added TPU is increased, suggesting that blending SBS with TPU is consistent with the compound rule. In addition, the SBS/TPU composites elastomer materials have better dynamic damping properties at high frequency.     

废印刷电路板非金属粉负载二氧化硅杂化填料的制备及其在不饱和聚酯中的应用

为增强废印刷电路板非金属粉(WPCBP)与聚合物基体之间的界面结合作用,采用溶胶-凝胶法在WPCBP表面原位负载了一层纳米二氧化硅粒子(SiO2),制备了一种新型的WPCBP-SiO2杂化填料.SEM、TGA和FTIR证明SiO2通过化学键成功负载到了杂化填料的表面.采用含双键的界面改性剂对杂化填料进行改性后,应用于不饱和聚酯树脂基体,探讨了未改性杂化填料及表面改性杂化填料对不饱和聚酯复合材料的力学性能、界面结合作用和热稳定性能的影响.结果表明,新型的杂化填料WPCBP-SiO2能够与不饱和聚酯基体形成强的界面结合作用,显著提高不饱和聚酯复合材料的力学性能和热稳定性能,且表面改性后复合材料的各项性能得到进一步提高.