密度泛函理论方法研究填料表面对聚合物摩擦化学的影响

采用超声分散法制备出氧化铝、高岭土、氧化硅/聚四氟乙烯复合材料, 使用线性往复摩擦磨损试验机对比三种复合材料的摩擦学性能. 结果表明 质量分数10%的氧化铝、高岭土能将聚四氟乙烯的磨损率降低约4个数量级, 而氧化硅仅能降低约3个数量级. 对金属对偶表面形成的转移膜的形貌和化学成分进行分析发现 氧化铝、高岭土/聚四氟乙烯在金属对偶面上形成了高度羧酸盐化的转移膜. 用密度泛函理论对三种填料表面上碳氟分子吸附过程进行模拟, 结果显示氧化铝、高岭土表面的路易斯酸性位点促进了碳氟分子的脱氟过程, 产生了更多的羧酸螯合物的中间产物; 氧化硅缺少路易斯酸性位点, 因此不能促进高度羧酸盐化的转移膜形成.     

氟化铵快速分解－电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中的稀土元素

测定地球化学样品中的微量稀土元素常用混酸分解法或碱熔融法,这些常规方法往往存在耗费试剂量多、基体效应大、操作周期长等缺点。本文采用氟化铵作熔剂,在旋盖聚四氟乙烯坩埚中220℃熔融样品,后采用2毫升硝酸和0.5毫升高氯酸、硫酸（1+1）在电热板上继续分解,建立了氟化铵分解 －电感耦合等离子体质谱法测定岩石、土壤和水系沉积物中15种微量稀土元素的分析方法。本方法能快速、有效地分解样品,经三种国家标准物质验证（岩石、土壤、水系沉积物）,方法的准确度ΔlgC在0.001～0.02之间,测定值与认定值相符。方法检出限为0.001～0.04μg／g之间,精密度RSD%在1.11％ ～4.85％之间,能够满足微量稀土元素的分析要求,方法具有简单快捷、消耗试剂少、检出限低、精密度与准确度好等特点,适合于地球化学等地质样品微量稀土元素的批量快速分析测定。     

稀土处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料在油润滑下的摩擦学性能

分别用偶联剂、稀土以及偶联剂 -稀土混合物处理玻璃纤维表面 ,以改善玻璃纤维与聚四氟乙烯之间的界面结合力 ,考察了玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料在油润滑下的摩擦学性能 .结果表明 :在油润滑条件下 ,表面处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的摩擦系数比未经处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的低 ,耐磨性亦较优 ;而稀土处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料具有最低的摩擦系数及最高的耐磨性和极限 pv值 ;未经处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的磨损形式主要为粘着转移 ,偶联剂处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料和偶联剂与稀土处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料均以磨粒磨损为主 ,而稀土处理玻璃纤维填充聚四氟乙烯复合材料的磨损机理主要为粘着磨损和轻微磨粒磨损     

聚四氟乙烯对齿轮润滑成膜膏润滑性能的影响

作者以聚四氟乙烯(PTFE)为固体润滑剂填料对GM型齿轮润滑成膜膏进行了改进,并且研制出了两种新的成膜膏系列产品。经四球试验机、动静摩擦系数精密测定仪和SRV试验机评价的结果表明,添加PTFE的GM-2型成膜膏的承载能力和减磨性能都明显地比未添加的好;以PTFE为主要固体润滑剂填料的GM-3和MFC-1型两种润滑成膜膏也都具有良好的润滑性能,其中后者的性能与含PTFE的GM-2型成膜膏的接近。通过对摩擦轨迹的电子探针检测发现,PTFE在摩擦过程中于摩擦表面形成了转移膜,因而改善了润滑成膜膏的摩擦学性能。     

辐射接枝法制备膨化聚四氟乙烯杂化膜及其抗菌性表征

通过共辐射接枝的方法,将聚丙烯酸成功接枝到膨化聚四氟乙烯薄膜上. 采用NaBH₄还原吸附在接枝链上的银离子,在膜中原位负载银纳米粒子,制备了抗菌性ePTFE杂化膜. 杂化膜的SEM、XPS、XRD和TGA表征结果表明,负载的银纳米粒子粒径为几十纳米至100 nm. 而银纳米粒子的负载量可由聚丙烯酸的接枝率控制. 细菌平板计数法测试结果证明,所制备的杂化膜具有优异的抗菌性,对大肠杆菌的抗菌率高达100%.     

硅氧烷交联的咪唑基团功能化聚苯醚/聚四氟乙烯耐高温质子交换膜

以聚苯醚(PPO)为基体材料, 通过溴甲基化及咪唑基团功能化, 与聚四氟乙烯(PTFE)复合、 硅氧烷基团水解交联及磷酸掺杂, 制备了兼具高磷酸掺杂含量、 高质子电导率和良好机械性能的高温质子交换膜材料. 以甲基咪唑(MeIm)和咪唑基硅氧烷化合物(SiIm)为功能化试剂(其中咪唑基团提供了磷酸作用位点, 同时SiIm中的硅氧烷基团水解后得到Si—O—Si交联网络结构), 提高了膜材料的机械稳定性. 与PTFE的复合进一步增强了膜材料的机械强度. 结果表明, 复合膜具有较高的电导率和一定的机械强度. 当磷酸掺杂质量分数为242.5%时, PPO-50%SiIm-50%MeIm/PTFE复合膜在160 ℃不加湿条件下的电导率为0.09 S/cm, 室温下的断裂拉伸强度为3.6 MPa.     

磺化改性聚四氟乙烯纤维固相萃取-高效液相色谱联用测定奶制品中的三聚氰胺

采用新型固相萃取材料磺化的甲基丙烯酸缩水甘油酯接枝聚四氟乙烯（PTFE-g-GMA-SO3H）纤维填充微柱预富集和流动注射(FI)与高效液相色谱(HPLC)联用测定样品中痕量的三聚氰胺。 建立了以该纤维作为吸附剂在线测定奶制品中三聚氰胺的新方法。 对三聚氰胺的富集与洗脱条件进行了优化,并得出三聚氰胺的分析特性：该方法对三聚氰胺的检出限为1.13×10-2 mg/L,富集倍数为300,RSD为7.6%（n=9,三聚氰胺质量浓度为0.2 mg/L）。 该方法应用于2种奶制品中的痕量三聚氰胺的测定,样品加标回收率分别为98%和102.5%。     

聚四氟乙烯和石墨对聚醚酰亚胺摩擦学性能的影响

将聚四氟乙烯(PTFE)和石墨两类减摩耐磨填料填充到聚醚酰亚胺(PEI)中,表征其摩擦性能,利用扫描电子显微镜分析了磨损表面的显微结构,并分析了磨损机制.研究结果表明,PTFE和石墨的填充明显改善了PEI的摩擦磨损性,摩擦系数降低到0.3以下(纯PEI的摩擦系数为0.41),磨损率降低了3个数量级.在PTFE体系中,PTFE质量分数为10%时,PEI基共混材料的摩擦系数最低为0.23;而在质量分数为15%的石墨体系中,PEI基共混材料摩擦系数最低为0.27.磨损率随着填料含量的增加而逐渐下降,在填料质量分数为20%之后,摩损率下降平缓.因此PTFE和石墨的填充对PEI的摩擦学性能起到了很好的改善作用,而且PTFE比石墨的改善效果更优益.共混物的机械性能测试结果表明,在填料质量分数为5%~15%时,共混物具有良好的机械性能.     

环境水氧对纳米氮化铝/聚四氟乙烯复合材料摩擦学性能的影响

采用超声分散法制备出纳米氮化铝/聚四氟乙烯(AlN/PTFE)复合材料,使用线性往复摩擦磨损试验机在大气和干燥氩气中对比测试了该复合材料摩擦学性能. 结果表明:大气环境下,纳米氮化铝质量分数为5%时可以将聚四氟乙烯磨损率降低4个数量级[1×10?7 mm3/(N·m)]. 而在同样摩擦测试条件的干燥氩气环境中,使用纳米氮化铝只能将聚四氟乙烯磨损率降低2个数量级[1×10?5 mm3/(N·m)]. 利用三维轮廓仪、扫描电镜、红外光谱仪和光电子能谱仪对金属对偶表面形成转移膜的形貌和化学成分进行分析. 研究发现:大气环境的摩擦过程中,聚四氟乙烯与环境水氧发生摩擦化学反应生成了富含羧酸盐的转移膜,显著提高了复合材料耐磨性能;干燥氩气中,水氧的缺失使复合材料无法在摩擦中生成富含羧酸盐的转移膜,影响材料耐磨性能的进一步提高.      

丙烯酸水溶液聚合法制备PTFE/PAA/Nafion膜及其性能

采用廉价的多孔聚四氟乙烯(PTFE)膜作为基底, 用少量的Nafion与PTFE膜复合可制备低成本的质子膜. 但疏水性的PTFE膜与亲水性的Nafion膜结合性不佳. 基于此, 本文对疏水性的PTFE膜材料表面进行设计, 先采用丙烯酸对疏水性的PTFE膜表面进行亲水性改性, 再喷涂亲水性Nafion膜, 完成低成本PTFE/PAA/Nafion膜的制备. 实验结果表明, 改性前的PTFE膜材料水接触角为150°, 改性后的膜接触角变为55.6°, 亲水性大幅上升, 膜的机械强度和尺寸稳定性(断裂强度为25.2 MPa, 80 ℃下的溶胀率为11.9%)均优于Nafion117膜, 而 Nafion用量则节省了60%. PTFE/PAA/Nafion膜具有高质子导通率(80 ℃下达到131.9 mS/cm), 接近于Nafion117膜, 最大功率密度可以达到404.2 mW/cm².