硫化丁苯橡胶纳观界面耐磨机理及参数影响分析

硫化橡胶因其良好的力学和物理化学性能而被广泛作为摩擦副的基础材料. 本文提出了一种硫化交联算法, 实现了C—C键的硫化互交联和自交联, 构建了硫化丁苯橡胶的分子动力学磨损模型, 从微观摩擦学的角度阐明了硫化交联结构对改善丁苯橡胶磨损性能的机理, 研究了不同界面参数对硫化橡胶微观磨损性能的影响. 结果发现 硫化使丁苯橡胶分子链的界面黏附能力和活动能力更弱, 拉伸和解缠能力更低, 磨损过程中界面累积能量更低, 更不容易脱离橡胶基体, 因此可以表现出更好的摩擦学性能, 更强的抗磨损性能; 随着速度的增大, 硫化橡胶的磨损率降低, 与宏观实验结果一致, 原因是硫化橡胶的原子分布函数和相互作用能随着速度增大而降低, 说明橡胶分子链的黏附能力和活动能力随着速度增加趋弱, 温升更低, 导致较低的磨损率; 压入深度对磨损率的影响规律则呈现相反的结果和趋势.     

新型共价交联纳米胶囊的构筑、调控与功能

利用共价自组装的方法，将刚性组装基元与柔性链在一定条件下进行横向交联，可以方便地制备出单层高分子纳米胶囊.相比于传统的非共价超分子囊泡，这种新型的共价纳米胶囊具有结构稳定、尺度可控且分散性优异等诸多优点.因此，如何利用化学合成的手段来制备新型的纳米胶囊，并进一步实现对其结构调控和性能的探究具有十分重要的意义.针对这些问题，分别发展了功能化的柱[5]芳烃、四苯乙烯、卟啉、三嗪、苯硼酸酐等不同类型构筑基元，并使之与两端具有活性位点的柔性烷基链在适当的溶剂中进行聚合反应，最终获得了一系列的共价纳米胶囊.通过对其结构的修饰和调控，发现这些功能化的高分子纳米胶囊在光捕获、人工酶、抗菌材料以及药物载体等领域具有诸多潜在应用价值.未来，新型共价高分子纳米胶囊的开发、功能化以及应用有望得到进一步的拓展.     

外电场下交联聚乙烯电介质材料分子结构变化及其电老化微观机理研究

为了从微观角度分析交联聚乙烯(XLPE)材料的电树枝老化,本文采用分子模拟方法计算并优化得到了XLPE分子结构.沿着聚乙烯链施加不同大小电场强度,分析交联聚乙烯分子的几何结构、偶极矩、极化率、电荷分布、前线轨道能量和红外光谱变化规律.计算结果表明,随着外电场的增大,交联聚乙烯分子红外光谱发生较大变化;当外施电场达到0.026a.u.后,红外光谱图中出现虚频,表明分子空间结构不再稳定,易发生断键;另外从前线轨道图的变化可以看出断键现象最先发生在交联聚乙烯链端部;沿着电场方向,原子所带电荷量由交联处向端部转移,当外施电场达到0.029a.u.后,链端部的C-H和C-C键断裂产生H·和CH_3·自由基.游离的自由基会形成空间电荷并发生积聚,产生局部较大场强,从而进一步影响交联聚乙烯链的空间结构.而电介质内部微观特性的变化必定会导致交联聚乙烯材料绝缘性能的下降,这些变化对揭示交联聚乙烯电缆电树枝形成的微观规律具有重要研究意义.     

提高超高分子量聚乙烯的耐磨性：交联与结晶

耐磨性能是超高分子量聚乙烯(UHMWPE)制品的重要评价指标,其增强机理为在摩擦表面阻止分子链滑移和脱落.改善耐磨性在本质上是形成有效的分子链整体网络.对于人工关节用交联UHMWPE模塑料,辐照改性会残存有自由基,容易造成氧化降解,破坏长期耐久稳定性.发展能够替代辐照交联的新方法,具有重要的现实意义.在本文中,我们选用不同分子量(M_w)的原料树脂,通过改变结晶热历史实现结晶度(X_c)大范围调节,以及改变γ辐照剂量调整交联密度(V_d).测定了各种样品的体积磨损率,建立X_c、V_d、M_w与磨损率的关系.研究发现,随着X_c、V_d、M_w增加,磨损率线性降低;更为重要的是,对于所有分子量的UHMWPE,通过增加结晶度能够使磨损率降至比传统辐照交联方法更低的水平.利用高结晶度改善耐磨性,由于不会引起活性自由基,从根本上消除了氧化风险,具有明显的优势.研究结果为发展新型的高耐磨人工关节用UHMWPE模塑料提...     

胍胶压裂液体系有机硼交联剂合成研究进展

胍胶压裂液是目前压裂作业中应用最多的工作液,但存在胍胶用量高、残渣量大、储层伤害严重的问题。有机硼交联剂因交联性能优异、延迟交联易调控、压裂液破胶彻底、可降低胍胶用量、减少胍胶残渣对储层的伤害,是目前胍胶压裂液体系交联剂的主要研究方向。文章介绍了胍胶压裂液体系有机硼交联剂的研究进展,探讨了有机硼交联剂的交联作用机理,重点总结了有机硼交联剂的合成研究情况,在此基础上对今后发展方向进行了展望。从合成研究情况来看,有机硼交联剂主要有多种配体复合制备、长链多头极性有机胺硼制备、纳米交联剂制备三种方式,在降低胍胶用量、提高压裂液携砂性能方面表现优异。今后研究中应以提高交联效率为关键,长链多头极性结构是主要研究方向,有机配体的优选和反应设计将是研究的核心问题。     

基于壳聚糖衍生物的蛋白质药物载体材料的制备及性能

在离子液体均相体系中合成了一种新型两亲性窄分子量分布的低聚壳聚糖衍生物月桂基-琥珀酰化壳聚糖(LSCOS).以LSCOS为载体材料,以牛血清蛋白(BSA)为模板蛋白,以戊二醛为交联剂,用油包水(W/O)乳化交联法制备了包载BSA的BSA/LSCOS缓释载药微球.通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)及紫外-可见光谱(UV-Vis)研究了BSA/LSCOS比率和戊二醛/LSCOS比率对微球的形貌结构、包埋率、载药率和体外药物释放特性的影响.结果表明,在离子液体中合成的LSCOS包覆了BSA,形成的微球粒径约为1μm,微球表面随BSA用量的增加变得光滑,随戊二醛用量的增加变得粗糙.BSA的累积释放率与BSA包载量成正比,与交联剂添加量成反比,因此,可通过控制蛋白质药物的添加比率和交联剂用量来控制蛋白质药物体外释放率.     

非共价键交联海藻酸钠水凝胶的制备与性能

天然多糖海藻酸钠制备的水凝胶具有优越的生物相容性和生物组织相似性,作为生物医用材料在药物控制释放、组织工程支架、抗菌材料及创伤敷料等领域发挥着越来越大的作用。本文在介绍海藻酸钠物化性质的基础上,重点综述了非共价键交联(静电作用、氢键、范德华力、亲疏水作用等)海藻酸钠水凝胶的制备方法以及性能表征方法,最后讨论了制备方法及性能表征研究中的一些需要解决的问题。     

聚合物结构对包膜缓释肥缓释性能的影响

研发和使用缓控释肥能有效解决普通肥料利用率低以及由于化肥使用过量而引起的环境问题。聚合物包膜型缓控释肥是缓控释肥中的一种,影响其缓释性能的因素如环境因素、包膜厚度、加工工艺等,前人已研究较多。聚合物结构对于缓释性能的影响也很重要,而这方面研究较少。本文主要讨论了聚合物结晶性、分子亲疏水性、分子链柔顺性、交联等结构因素对缓释性能的影响。深入研究聚合物结构对缓释性能的影响有助于缓控释材料的创新;能为聚合物包膜材料的设计、聚合物缓控释肥的研发及生产提供一定的理论依据。